锰基质子库触发质子分流效应实现超高容量的水系锌离子电池

本文研究背景是针对水系锌离子电池中MnO2正极材料面临的挑战，即H+与Zn2+的竞争性嵌入行为严重限制了Zn2+的存储性能。研究目的是通过设计一种由MnOOH、K+掺杂α-MnO2和碳纳米管组成的新型复合正极材料（KMO-MnOOH），利用其“质子分流效应”来调控离子嵌入行为，提升电池性能。研究结论表明，该材料中的MnOOH作为质子库，在循环中释放H+并转化为β-MnO2，后者优先吸附和传输H+，从而将质子从KMO中分流出去，为Zn2+腾出更多活性位点。这一机制协同减少了副产物生成、稳定了电解液pH，并优化了全电池动力学，最终使正极在0.3 A g-1下实现了645.6 mA h g-1的超高比容量，并在2 A g-1下循环950圈后仍保持239.3 mA h g-1的优异循环稳定性。