安定した水性Zn-MnO2バッテリーのための相乗的電気化学構造界面工学

マンガン酸化物（MnO2）は、その高い理論容量と自然豊富さにより、水性亜鉛イオンバッテリー（AZIBs）にとって理想的なカソード材料と見なされています。しかし、その実用的な適用は、Mnの溶解と副産物の蓄積によって引き起こされる鈍い電気化学反応動力学と急速な容量低下によって制限されています。ここでは、化学-電気構造界面改良戦略を提示します。電気化学的前処理を通じて、亜鉛リン酸塩とアンモニウムからなる均一な構造的物理バッファ界面（PN-MnO2）が構築され、化学的にMnの溶解を抑制するpHバッファー層として、また電気化学的視点からイオン拡散を促進するイオンポンプとして機能します。その結果、PN-MnO2カソードを持つセルは、1 A g–1で1,500サイクルにわたり175 mAh g–1を示し、ポーチセルは5 mA cm–2で80サイクルにわたり安定した容量12 mAh cm–2を提供します。さらに、スマートフォンやライトストリップに電力を供給することで実用的な有効性が示され、AZIBのスケーラブルな可能性が強調されています。