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El MnO2 es uno de los cátodos más estudiados para baterías acuosas de iones de zinc neutro. Sin embargo, las diversas estructuras cristalinas reportadas de MnO2 en comparación con δ-MnO2 sufren inevitablemente una transición de fase estructural de buserita en túneles a en capas durante los ciclos iniciales, lo cual no es tan cinéticamente directo como la electroquímica convencional de intercalación en materiales en capas y plantea grandes desafíos al rendimiento y multifuncionalidad de los dispositivos. Aquí, se diseña un cátodo de δ-MnO2 sin aglutinante y se revela sistemáticamente un favorable mecanismo de almacenamiento de Zn2+ "capa a capa" utilizando una plataforma de electrodo "no interferente" en combinación con cálculos ab initio. Además, se ensambla una batería Zn-Mn de estado sólido cuasi-flexible con un ánodo flexible de Zn electrodepositado, que exhibe alta densidad de energía (35.11 mWh cm-3; 432.05 Wh kg-1), alta densidad de potencia (676.92 mW cm-3; 8.33 kW kg-1), una tasa de auto-descarga extremadamente baja, y una estabilidad ultralarga de hasta 10,000 ciclos. Incluso con una carga de masa relativamente alta de δ-MnO2 de 5 mg cm-2, se logran densidades de energía y potencia significativas. El dispositivo también funciona bien en un amplio rango de temperaturas (0-40 °C) y puede alimentar eficientemente diferentes tipos de electrónica pequeña. Este trabajo proporciona una oportunidad para desarrollar baterías de iones multivalentes de alto rendimiento a través del diseño de una estructura hospedería cinéticamente favorable.
Jiang et al. (Jue,) estudiaron esta cuestión.