通过原位霍夫迈斯特效应制备的高性能MnO2水凝胶复合电极，用于锌离子电池

《Advanced Energy Materials》：High-Performance MnO2 Hydrogel Composite Electrodes Constructed via In Situ Hofmeister Effect for Zinc–Ion Batteries

水系锌离子电池中采用硫酸根离子增强的水溶性生物聚合物凝胶电极实现了高倍率性能（5C时245mAh g?1）和优异循环稳定性（5000次后160mAh g?1），解决了传统电极的结构稳定性和电解质渗透性问题。

　　

摘要

二氧化锰（MnO₂）因其高理论容量（308 g^?1）和环境可持续性而成为水基锌离子电池（AZIBs）的理想阴极材料。然而，从非水体系电池改编而来的传统MnO₂电极设计在电解质渗透性和结构稳定性方面存在持续性问题，这严重限制了Zn-MnO₂电池的倍率性能和循环寿命。本研究提出了一种创新的电极设计策略，采用水溶性生物聚合物作为水凝胶网络，并利用电解液中天然存在的SO₄^2?离子的Hofmeister效应来增强其性能。该水凝胶网络能够促进Zn²⁺的快速扩散，同时提供机械柔韧性以适应充放电过程中的体积变化。因此，这种水凝胶复合电极表现出优异的倍率性能，在5 C电流下可提供超过245 mAh g^?1的放电容量，在35 C电流下仍能保持160 mAh g^?1的放电容量，并且在20 C电流下经过5000次循环后仍能保持146.9 mAh g^?1的放电容量。这项工作为水基电池引入了一种新的电极设计方法，推动了高性能AZIBs在实际应用中的发展。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。