羟基化碳纳米管负载MnO2纳米片复合材料作为高效水系锌离子电池正极的研究

研究人员通过原位生长策略合成了一种MnO2纳米片组装羟基化碳纳米管（HCNTs@MnO2）正极材料，解决了锰基氧化物在水系锌离子电池（AZIBs）中结构稳定性差和导电性不足的问题。该材料在0.1 A·g?1电流密度下展现出267 mAh·g?1的高比容量，并在1 A·g?1高电流密度下循环500次后容量保持率超过96%。X射线衍射和电化学阻抗谱揭示了Zn2+和H+快速共嵌入的储能机制，为高性能AZIBs正极设计提供了新思路。

　　锰基氧化物因其优异的锌存储性能，被视为水系可充电锌离子电池（aqueous zinc-ion batteries, AZIBs）的理想正极材料。然而，这类材料存在结构稳定性不足和导电性差的致命缺陷。科学家们另辟蹊径，采用原位生长技术将二氧化锰（MnO₂）纳米片精准组装在羟基化碳纳米管（hydroxylated carbon nanotubes, HCNTs）表面，构建出独特的HCNTs@MnO₂复合正极。

电化学测试显示，这种新材料在0.1 A·g^?1电流密度下能释放267 mAh·g^?1的高比容量，更令人振奋的是，在1 A·g^?1大电流循环500次后，容量保持率仍高达96%以上，展现出卓越的循环稳定性。通过X射线衍射（XRD）和电化学阻抗谱（EIS）分析，研究者首次揭示了Zn²⁺和质子（H⁺）协同嵌入的独特储能机制，这种"双离子共舞"的储能方式为开发下一代高性能AZIBs提供了全新设计思路。