摘要
锂离子电池的高成本和高反应活性限制了其在大规模储能应用中的发展。因此，有必要寻求替代电池，其中可充电水性锌离子电池(ZIB)，由于其环境友好性、价格低廉和安全性高，吸引了许多研究人员的目光。并且以水系电解液代替传统有机电解液的电池体系有望进一步降低电池的生产成本，同时提高安全性。到目前为止，研究人员已经发现了许多适合 ZIB 正极的材料，如锰基材料、钒基材料、普鲁士蓝类似物等。MnO2由于来源丰富、无毒和电极电位较高被广泛应用于正极材料，然而充放电过程中相变引起的层间距减小以及Mn2+的溶解是造成其结构失效的主要问题。因此通过涂层包覆以及预插阳离子等改性可以有效提高 MnO2水系电池的容量和循环性能。本片论文围绕以下两部分： (1)本工作通过搅拌方式使C6H12O6?H2O附着在 MnO2表面，离心干燥后碳化得到核壳结构的 ε-MnO2@C 正极材料。碳包覆层能够有效减缓电极与电解液之间的副反应，从而减缓因 Mn3+歧化反应所产生的 Mn2+的溶解，从而提高电池的长循环性能。ε-MnO2@C 在 0.2 A g-1 的电流密度下，能达到 280mAh g?1的比容量。此外，在 1 A g?1 的大电流密度下，1700 次循环后容量保持率约为91%(172 mAh g?1)，表现出优异的长循环性能。 (2) 本工作采用一步水热法制备了 Co-K0.27MnO2·0.54H2O。适量的 Co2+有助于结晶水的增加，这不仅有利于促进松散 3D形态的构建，提高层状结构的稳定性，也有助于与 H+/Zn2+结合的溶解/沉积反应机制。在 1 A g?1 的大电流密度下，能够得到 192.5 mAh g?1 的容量，并且 800 次循环后容量保持率约为 82%，有效的提高了其容量性能。
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