吉林大学郑伟涛教授课题组张伟教授Angew：利用尖晶石Mn3O4中Mn(II)溶解诱导产生的四面体空位实现最优的镁离子存储

本文研究了尖晶石Mn3O4作为水系镁离子电池正极材料的性能优化机制。研究背景指出锰基氧化物因其多样价态和高氧化还原活性成为理想的正极材料，但Mg2+的强库仑相互作用导致扩散动力学缓慢和结构崩溃。研究目的是通过Mn(II)溶解诱导的四面体空位实现更快的Mg2+扩散动力学和结构稳定性。实验结果表明，Mn(II)溶解形成的四面体空位显著提升了Mg2+存储性能，而Mn(III)溶解则导致结构失效。通过在电解质中添加Mn2+，成功抑制了Mn溶解并提升了循环稳定性。最终，Mn3O4//PTCDI全电池展现出优异的倍率性能和循环稳定性。结论表明，Mn溶解的不同位置对Mg2+存储过程具有关键影响，优化后的材料为高性能水系多价离子存储器件提供了新思路。