北化工「国家杰青」孙晓明EES | 富质子聚苯胺层的Zn²+阻断效应实现安时级Zn-MnO₂电池

背景：低成本、高理论容量的二氧化锰（MnO₂）在开发水系Zn-MnO₂电池（AZMBs）中引起了极大关注，但由于“死”MnO₂的形成和不可逆的Zn²+嵌入，实现高容量、长循环寿命的AZMBs仍然具有挑战性。研究目的：北京化工大学孙晓明、赵逸等人引入聚苯胺（PANI）为有机改性的MnO₂提供富质子微环境，并以碳纳米管作为导电网络，形成有效的正极。结论：该P-MnO₂正极在0.2 A g⁻¹下表现出510 mAh g⁻¹的卓越容量，并在5 A g⁻¹下循环14,000次后容量保持率达87%。富质子的PANI层在MnO₂/Mn³⁺氧化还原过程中优先促进质子插入而非Zn²+参与，防止不可逆的ZnMn₂O₄生成并促进沉积的MnO₂的再利用。