Ni^(2+)掺杂与纳米结构调控协同构筑高性能水系锌离子电池MnO_(2)正极OA

针对水系锌离子电池δ-MnO_(2)正极材料存在的反应动力学迟缓、结构不稳定及容量衰减快等问题,提出一种结合Ni^(2+)离子掺杂与纳米结构调控的协同改性策略,制备了Ni^(2+)掺杂的δ-MnO_(2)纳米花正极材料(NiMnO_(2)-n).纳米结构调控使NiMnO_(2)-n具有纳米级片层尺寸和大的比表面积(142 m^(2)/g),能有效缩短离子扩散路径并增加电化学活性位点.同时,Ni^(2+)掺杂进一步减薄了纳米片厚度并扩大层间距,在促进H^(+)/Zn^(2+)嵌入/脱出动力学的同时,显著提升了材料的结构稳定性.此外,Ni^(2+)掺杂引入的丰富氧空位可削弱离子插层时的空间位阻,降低离子扩散能垒,从而加速反应动力学.得益于上述结构优势,NiMnO_(2)-n表现出更快的H^(+)和Zn^(2+)扩散特性与嵌入/脱出动力学特性,具备良好的倍率性能和循环稳定性:在1.0 A/g电流密度下可提供150.7 mA·h/g的可逆容量,循环900次后每次容量衰减率仅为0.040%.机理研究初步证实,NiMnO_(2)-n的储能过程为H^(+)与Zn^(2+)嵌入/脱出和沉积-溶解共存的混合反应机制.