电位窗口工程驯服MnO2的Jahn-Teller畸变实现超稳定水系储能

为解决MnO2电极因Jahn-Teller(J-T)畸变导致的结构退化问题，研究人员通过电位窗口驱动的原位活化策略，成功调控MnO2晶体结构和Mn3+自旋态。优化的ATMO-1.0电极展现出1876.6 mF cm-2的面电容和91.9%的循环稳定性，组装的非对称超级电容器(ATMO-1.0//ACCC)实现410.1 mWh cm-2的能量密度和120000次循环86.4%的容量保持率，为高性能锰基储能材料设计提供了新范式。

　　

在储能领域，二氧化锰(MnO₂)这位"明星材料"却有个致命弱点——高自旋态Mn³⁺引发的Jahn-Teller畸变(J-T distortion)，就像给晶体结构装上了定时炸弹。传统改性方法对此束手无策，直到科学家们开发出"电位窗口驯服术"：通过对Mn₃O₄前驱体进行循环伏安调教，在0-1.0V(vs SCE)窗口内培育出ATMO-1.0材料。这个"驯化"过程让Mn³⁺乖乖保持低自旋态(t_2g⁴e_g⁰)，[MnO₆]八面体稳如磐石。最终获得的电极材料不仅面电容高达1876.6 mF cm^-2，在马拉松式的万次循环后仍保持91.9%的战斗力。组装的非对称超级电容器更是创下120000次循环容量保持86.4%的纪录，相当于每天充放电1次可连续使用32年！这项研究为破解锰基材料的结构魔咒提供了全新攻略。