我校袁一斐教授课题组在《自然》子刊Nature Sustainability上发表学术论文

可充电水系锌锰电池结合了最古老的电池化学之一，具有良好的可持续性特征，包括安全性、成本和环境兼容性。然而，模糊的电荷存储机制给发挥这种能源技术的巨大潜力带来了挑战。

近日，我校袁一斐教授、何坤副教授和美国阿贡实验室、伊利诺伊大学和牛津大学等研究团队合作，在国际顶级期刊《Nature Sustainability》发表题为“Understanding intercalation chemistry for sustainable aqueous zinc-manganese dioxide batteries”（二次水系Zn-MnO2电池载流子嵌入机制的研究）的论文。本工作利用先进的球差校正电子显微镜、电化学分析表征和理论计算，研究了阴极材料（更具体地说是隧道结构α-MnO₂）内的载流子插层化学。该研究结果表明，在水系二次Zn//ZnSO₄//MnO₂电池体系中， Zn²⁺插入隧道结构α-MnO₂晶格的可能性极低，但可逆H⁺插入过程占主导地位；单个MnO₂纳米线内由于H⁺吸收而引起结构不均匀性，即表面区域的隧道严重扭曲，且具有高度的各向异性膨胀的趋势。理论模拟支持了实验观察，并提供了更深入的质子存储动力学机制的见解，进一步推进了对该电池系统的基本理解，为优化质子插层动力学以更好地进行电池设计提供了理论指导。Nature Sustainability期刊同期刊发了美国陆军研究实验室许康和美国马里兰大学王春生教授的新闻评述观点，评价这项工作是“为理解此水系电池体系的工作机制和实现储能性能的升级之路清除了一个主要障碍”。

澳门新葡平台网址8883为本工作的第一完成单位，澳门新葡平台网址8883何坤副教授为通讯作者，澳门新葡平台网址8883王舜教授、金辉乐教授、研究生李成航参与此项工作。相关工作受到国家自然科学基金（52002287）等项目的资助。