锰掺杂调控草酸镍氧空位工程构建高性能混合超级电容器

（编辑推荐）本研究通过锰(Mn)掺杂策略在NiC2O4中构建适度氧空位，显著提升过渡金属草酸盐的电荷存储性能。实验与理论计算表明，Mn2+取代Ni2+位点诱导的氧空位协同多氧化态(Ni2+/Ni3+; Mn2+/Mn3+)效应，使Mn(0.25)NiC2O4在1 A g?1下实现634.3C g?1高比容量，组装的混合超级电容器(HSC)能量密度达36.2 Wh kg?1。

　　

Highlight

过渡金属草酸盐作为超级电容器电极材料虽备受关注，但其电荷存储性能不足制约实际应用。本研究创新性提出通过锰(Mn)掺杂在NiC₂O₄中构建适度氧空位，成功制备出高性能正极材料MnNiC₂O₄。

结构表征

XRD分析显示MnNiC₂O₄保持单斜晶系结构（JCPDS no.25–0581），Mn²⁺通过取代Ni位点引入氧空位，其含量可通过Mn掺杂量精准调控。

性能优势

优化的Mn_(0.25)NiC₂O₄展现出：

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  超高比容量（634.3C g^?1 @1 A g^?1）

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  优异的循环稳定性

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  组装的MnNiC₂O₄//AC混合超级电容器能量密度达36.2 Wh kg^?1

机制解析

密度泛函理论(DFT)计算揭示：Mn掺杂可缩小带隙，优化OH^?吸附能，协同氧空位与多氧化态(Ni²⁺/Ni³⁺; Mn²⁺/Mn³⁺)显著提升法拉第氧化还原反应活性。

Conclusion

该研究为过渡金属草酸盐在储能器件中的应用提供了新思路：通过缺陷工程调控电子结构，实现"掺杂-空位-性能"的精准关联。