「国家杰青」邱介山领衔！安徽工业大学贾德东/何孝军最新AEM丨sp²碳壳捕获Mn²⁺提升锌电容量！

该研究针对水系锌离子电池中MnOₓ正极材料因Jahn-Teller效应和Mn³⁺歧化导致的结构坍塌、Mn²⁺溶解等问题，提出了一种利用煤焦油沥青包覆Mn基MOF，原位形成sp²碳壳封装MnOₓ的正极材料CMC。研究背景在于传统稳定策略存在局限，而若能捕获溶出的Mn²⁺并促进其重新沉积为MnO₂，则有望实现可逆的Mn²⁺/MnO₂转化。研究目的是通过界面工程抑制Mn²⁺溶解并捕获Mn²⁺，从而提升锌离子电池容量和循环寿命。结论表明，sp²碳壳显著提高了Mn空位形成能，从源头抑制了结构坍塌和Mn²⁺溶解；同时，CMC表面负电性可捕获电解液中的Mn²⁺，并排斥SO₄²⁻和OH⁻，减少了绝缘副产物的生成，促进了可逆Mn²⁺/MnO₂转化。因此，CMC正极在0.2 A g⁻¹下实现了438.2 mAh g⁻¹的容量，在2 A g⁻¹下循环5000次后容量保持率高达91.1%，并展示了良好的柔性软包电池应用潜力。该工作为开发高性能水系锌离子电池正极材料提供了有效策略。