前言：
春暖花开，万物复苏。五邑大学迎来了新的学期，新能源材料团队迎来了新的科研成果。近日，五邑大学应用物理与材料学院王付鑫博士和柔性引进特聘教授中山大学卢锡洪教授作为共同通讯作者，在J. Mater. Chem. A期刊上发表了题为“Structural Reconstituted Calcium Manganate Nanoparticles as High-Performance Cathode for Aqueous Zn-Ion Battery”的研究论文，期刊影响因子为11.30，五邑大学三年级研究生曾思琪为论文第一作者。
应用物理与材料学院新能源材料研究团队现有博士20余人，是一支学术水平高、教学能力强、勇于创新、结构合理的高水平师资队伍，在新型电池（锂、钠、钾、锌离子电池）、超级电容器、燃料电池等新能源材料领域有较高的科研学术水平。2020年，新能源材料研究团队成员共获得2项国家自然科学基金、3项省科学基金、2项市重点项目基金，以五邑大学为第一单位共发表SCI论文12篇。
背景简介：
水系锌离子电池（AZIBs）中锰基正极材料的容量低和循环性能差的问题严重制约了其进一步发展。如何找到有效的策略来设计并制备高性能锰基正极材料成为了一个迫切且具有挑战性的课题。在本项工作中，通过一个简单的结构重组策略来制备钙离子缺失的Ca0.96Mn3.04O4（表示为CP-CMO）纳米颗粒，独特的纳米结构赋予了CP-CMO样品更好的导电性，增强了结构稳定性，加快了锌离子的扩散速度。将CP-CMO正极与锌片负极及Zn(CF3SO3)2电解液进行组装成水系锌离子电池，获得了较高的能量密度、出色的倍率性能及长的循环寿命，还能点亮LED灯泡，为高性能的AZIBs锰基正极材料的设计合成提供了新的思路。
文章亮点：
1.首次报道了一种简单的结构重构测量将α-MnO2类CaMn2O4（表示为CMO）纳米棒转变为立方烷结构的、钙离子缺失的Ca0.96Mn3.04O4（表示为CP-CMO）纳米颗粒。与原始样品CMO相比，CP-CMO电极独特的结构不仅提高了导电性和结构稳定性，而且增加比表面积，有利于锌离子的扩散动力学。
2. 利用恒电流间歇滴定技术曲线（GITT）、非原位扫描电镜（ex situ SEM）和X射线衍射（ex situ XRD）等技术深入研究电极材料的储能机理，证明了结构重构策略能够优化了电极材料的离子扩散和电导率。
3. 基于CP-CMO正极的Zn//CP-CMO电池获得了较高的比容量（231.1 mA h g-1，在电流密度为0.2 mA cm-2下）、优异的倍率性能（电流密度从0.2 mA cm-2增加32倍时仍有40.0%的电容保持率），此外其能量密度高达299.5W h kg-1（峰值功率密度为512.5W kg-1），优于大多数目前报道的锌锰电池。
图1. 论文线上发表截图
图2.（a）结构重组策略示意图；（b，c）Zn//CMO和Zn//CP-CMO电池的电化学性能对比图
图3.（a, b）CP-CMO电极的ex situ SEM 和ex situ XRD图；（c）锌离子扩散系数图；（d）Zn//CP-CMO电池的Ragone图及实际应用图。
文献链接：Structural Reconstituted Calcium Manganate Nanoparticles as High-Performance Cathode for Aqueous Zn-Ion Battery. J. Mater. Chem. A, 2021. DOI: 10.1039/D0TA10967C https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/TA/D0TA10967C
