14000次循环！北化副院长「国家杰青」孙晓明＆赵逸，最新EES | 锌离子阻隔效应实现安时级Zn–MnO2电池

本研究通过引入聚苯胺（PANI）构建富含质子的微环境，开发了一种有机改性的二氧化锰（P-MnO2）作为水系锌锰电池（AZMBs）的高性能正极材料。背景上，低成本且理论容量高的二氧化锰（MnO2）在开发水系锌锰电池中备受关注，但实现高容量长循环AZMBs仍受限于电化学惰性MnO2的累积及Zn2+嵌入引发的不可逆相变。研究目的是通过P-MnO2正极材料的设计，实现Zn2+阻隔与质子传输协同，提升电池性能。结果表明，P-MnO2在0.2 A g-1下容量510 mAh g-1；5 A g-1循环14000次后保持87%。高负载23.5 mg cm-2的软包电池在0.73 mA cm-2循环110次后仍有275 mAh，最大容量1.5 Ah，库仑效率99.1%。结论表明，这一成果为水系锌锰电池的高性能正极材料设计提供了新的思路，通过有机-无机界面工程显著提升了电池的容量和寿命，具有重要的学术意义和广阔的应用前景。