南方科技大学薛亚辉团队：金属离子诱导MnO₂纳米片快速凝胶构筑超稳定水系锌电三维正极

背景：水系锌离子电池因其安全性高、成本低和环境友好等优势，被视为大规模储能的理想技术。然而，其发展受限于正极材料性能不足，尤其是二维MnO₂纳米片易发生不可逆堆叠、Mn溶解和晶格坍塌，导致容量快速衰减。研究目的：南方科技大学薛亚辉副教授团队提出一种金属离子诱导快速凝胶化策略，利用富含阳离子空位的二维MnO₂纳米片作为构筑单元，通过二价金属离子的桥联作用，数秒内自组装形成三维凝胶网络，旨在解决纳米片堆叠和结构不稳定问题。结论：该凝胶电极（A-MnO₂）有效抑制了片层再堆叠，形成了贯通的离子传输通道，协同阳离子空位降低了Zn²⁺吸附能与迁移能垒。实验表明，在5 A g⁻¹电流密度下比容量达146.3 mAh g⁻¹，循环5000圈后容量保持率高达90.6%，显著优于传统MnO₂电极。该工作为高性能水系锌离子电池正极设计提供了新范式，并具有拓展至其他二维材料体系的潜力。