离子插层已成为提高δ-MnO_(2)作为水系锌离子电池正极材料的循环稳定性和倍率性能的有效策略,但在实践中离子的选择似乎相当随意.本工作选择Cu^(2+)插层δ-MnO_(2),因为Cu^(2+)和Zn^(2+)具有相似的直径,但Cu^(2+)的电负性(1.359)略高于Zn^(2+)(1.347).因此,Cu^(2+)与MnO_(2)晶格具有更强的相互作用,并且在Zn^(2+)和H+的嵌入/脱出循环期间可保持稳定.Cu掺杂的δ-MnO_(2)(CMO)生成了Cu–O键,其电化学性能得到了较大的改善.在2 A g^(-1)的高电流密度下循环600次后,CMO表现出出色的循环稳定性和100%的容量保持率,而原始δ-MnO_(2)的容量保持率仅为23%.当电流密度从0.2增加到2.0 A g^(-1)时,CMO还表现出优异的倍率性能,容量保持率为72%,远高于原始δ-MnO_(2)(32%).由于Cu^(2+)比Zn^(2+)具有更大的电负性,因此Cu–O键作为稳定的“结构之柱”提高了CMO的循环稳定性.Cu^(2+)掺杂还提高了CMO的电子电导率和离子电导率,降低了H+和Zn^(2+)在电极/电解质界面的电荷转移电阻,从而提高了其倍率性能.这项工作为使用插层策略提高电池电化学性能提供了新的见解.
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