在当前全球新能源发展的大背景下，水系锌离子电池（AZIBs）因其在安全性、成本效益及环境友好性方面的显著优势，已成为大规模储能解决方案的有力“竞争者”。近日，长安储能研究院在谭强教授的引领下，通过开发创新的MnO2@CNTs三维框架正极材料，实现了在电池性能的重大突破，为推动储能科技向前发展提供了新的方向。
材料的革新在电池性能提升中扮演着关键角色，尤其是正极材料的选择与设计。二氧化锰因其多晶型、无毒性及较高的理论容量，是目前锌离子电池中极具应用前景的正极材料。然而，在导电性、体积稳定性及材料利用率方面存在的挑战，限制了其在实际电池系统中的应用。
面对这些挑战，长安储能研究院谭强教授团队采用创新策略，通过建立三维碳纳米管（CNTs）阵列骨架以提高导电性，并通过电沉积方法将二氧化锰均匀分布于CNTs上，从而构建了MnO2@CNTs三维框架结构。这种结构不仅有效提升了电池的导电性和电荷传输效率，还大幅度改善了材料在充放电过程中的体积稳定性，实现了在理想电流密度下超高的容量和长期稳定的循环性能。
MnO2@CNTs的体积膨胀过程
此外，研究团队还通过先进的原位拉曼技术与COMSOL有限元分析手段深入探讨了水系锌离子电池的工作机制，尤其是在电池充放电过程中纳米结构如何促进离子和电子的快速迁移，这一发现为设计新型高效能电极材料提供了宝贵的理论依据。
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