石墨烯量子点与锌插层氧化锰电极材料的协同耦合用于高性能水性锌离子二次电池

具有低成本、高安全性、以及高性能可充电水系电池近些年引起了越来越多的关注,其中水系锌离子电池在这方面显示出最有潜力的应用前景。作为水系锌离子电池的正极材料,二氧化锰被研究的最为广泛,但这种正极材料的缺点是电荷转移能力慢和循环性能差。本文提出了一种新颖的石墨烯量子点与锌插层氧化锰电极材料的耦合机制。实验结果表明：石墨烯量子点修饰与锌插层的协同配合提供了丰富的活性位点和导电介质以促进电解液离子扩散与电子电荷传输,确保了电极材料具有优异的电荷传输能力和高电化学可逆性。原位拉曼测试证实了复合电极材料在充放电过程中可逆的相变过程。因此,该电极材料展现出高比容量（403.6 mAh⋅g−1）,优异的电化学动力学和良好的结构稳定性。基于这种新型的复合电极材料,我们成功组装了一种高性能的水系锌离子二次电池,该储能器件具有高能量密度(226.8 Wh⋅kg−1), 显著的功率密度(650 W⋅kg−1),以及长期循环性能,揭示了其在低成本、高安全性、高性能能源技术领域中的应用潜能。