编辑推荐：
双金属氧化物微球结构调控及其在锌离子电池中的应用研究。通过液相沉积法制备钼掺杂多孔锰氧化物微球，优化浓度0.1Mo-Mn?O?展现出高容量204.1mAh g?1和优异循环稳定性。XRD证实可逆的Zn2+/H+嵌入/提取过程，Mo掺杂通过氧空位形成和电子结构调控提升离子扩散效率，同时增强晶体结构稳定性。动态电化学分析表明92%容量贡献来自电容机制。该工作为高倍率水系锌离子电池开发提供新思路。
赵玉婷|李欣|孙玉辰|李林文|宋玉欣|张一鸣|裴作佳|魏福祥|隋彦伟|肖斌
中国矿业大学材料与物理学院，中国徐州 221116
摘要
可持续能源存储技术的发展在很大程度上依赖于水系锌离子电池（AZIBs）高性能正极材料的研发。虽然基于锰的氧化物（如Mn?O?）被认为是有前景的候选材料，但其实际应用受到固有低电导率和结构不稳定性的限制。为了解决这些问题，本研究通过液相沉积法制备了掺杂Mo??的空孔多孔Mn?O?微球，并进行了热氧化处理。优化后的0.1 Mo-Mn?O?正极在0.2 A g?1电流密度下表现出204.1 mAh g?1的高比容量和98.88%的库仑效率。此外，在1 A g?1的高电流密度下仍能保持131.3 mAh g?1的容量。这种性能优于许多已报道的基于锰的正极材料。研究发现，Mo掺杂有效改变了电子结构，引入了氧空位，并促进了离子扩散。动力学分析表明，在较高扫描速率下，储能机制主要以电容控制为主，占比高达92%。原位X射线衍射（XRD）研究证实了Zn2?/H?的可逆共插拔过程，同时伴随着循环过程中Zn?SO?(OH)?·4H?O和ZnMn?O?等中间相的形成与溶解。本研究强调了Mo掺杂在提升Mn?O?电化学性能方面的有效性，为开发稳定且高倍率的AZIBs提供了一种可行的方法。
引言
随着技术和社会的快速发展，当代能源系统对下一代储能技术提出了越来越严格的要求，需要高效、长循环寿命、成本效益高且环境友好的解决方案。尽管锂离子电池已在全球范围内商业化应用了三十多年，但其可持续发展受到全球锂资源分布不均和持续高成本的严重制约[1]、[2]。在此背景下，水系锌离子电池（AZIBs）作为下一代大规模储能系统的有希望的候选者得到了越来越多的关注[3]、[4]、[5]。其优势在于其良好的综合性能特性，包括高达820 mAh g?1的理论比容量、固有的操作安全性以及锌负极的低氧化还原电位（-0.76 V vs. SHE），接近水的热力学稳定极限[6]、[7]。
AZIBs的正极材料已经得到了广泛研究，大致可以分为三类：基于锰的化合物[8]、[9]、基于钒的化合物[10]、[11]、[12]以及普鲁士蓝类似物[14]、[15]。其中，基于锰的材料因其涉及Mn2?/Mn3?的多电子氧化还原反应而具有结构多样性，因此备受青睐。作为代表性的基于锰的化合物，碳酸锰（MnCO?）[16]、[17]、[18]是锌离子电池正极的重要前驱体，具有储量丰富、成本低廉和合成工艺简单的优点。该前驱体可通过热处理转化为电化学活性相，如三氧化二锰（Mn?O?）。然而，Mn?O?固有的低电导率严重限制了其实际应用。为了解决这一关键问题，本文提出了钼（Mo）掺杂作为一种提高电荷传输动力学和结构稳定性的有效方法。
因此，制备了掺杂Mo的Mn?O?并进行了系统研究[19]。电化学性能的提升主要归因于两种协同效应：首先，Mo??的掺入显著提高了材料的体电导率，从而促进了电子和Zn2?离子的传输[19]；其次，高价Mo??阳离子取代Mn3?阳离子增强了宿主晶体的结构稳定性，有效减缓了循环过程中的结构退化[20]。
结果与讨论
Mo-Mn?O?多孔微球的制备过程（图1）首先通过液相沉积法制备了Mn-MnCO?微球，然后将其放入管式炉中进行高温氧化，温度以2°C min?1的速率升高至700°C并保持4小时。系统自然冷却至室温后，获得了Mo-Mn?O?多孔微球[21]。
XRD分析确认了所有锰...
结论
总结来说，通过MnCO?的液相沉积和热氧化制备了中空球形的Mn?O?，通过调节Mo掺杂浓度确定了最佳材料为0.1Mo-Mn?O?。这种独特的 hollow 形态有利于电解液的渗透，增加了比表面积，并暴露了更多的活性位点。同时，Mo掺杂通过优化离子扩散路径来调节电子结构，从而提高了结构稳定性。
CRediT作者贡献声明
赵玉婷：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、方法论、实验研究、数据分析、概念构建。李欣：方法论、实验研究。孙玉辰：方法论、实验研究。李林文：实验研究。宋玉欣：实验研究。张一鸣：实验研究。裴作佳：方法论、实验研究。魏福祥：方法论、实验研究。隋彦伟：实验研究。肖斌：方法论。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了中国矿业大学创新与创业本科培训项目（X202510290381）和关键研发项目（中国徐州）（KC22420）的支持。
