一种可持续的生物聚合物粘合剂能够用于制备高性能的β-MnO2正极，从而用于水系锌离子储能电池

《Sustainable Energy & Fuels》：A sustainable biopolymer binder enables the fabrication of high-performance β-MnO2 cathodes for aqueous zinc-ion storage

可充电水系锌离子电池中采用水热法合成β-MnO?正极材料，通过新型交联粘合剂c-XG-CA（黄原胶与柠檬酸复合）提升电极性能，解决Mn2+溶解问题，循环200次后容量保持率73%，形成可逆的Zn–buserite及Zn(OTf)?(OH)???·nH?O相结构。

　　

可充电水系锌离子电池（ARZIBs）作为一种可持续的储能系统，因其固有的安全性、环保性和低成本而受到了广泛关注。在各种正极材料中，β-MnO?因其结构稳定性和丰富的资源而特别具有吸引力。然而，其实际应用受到循环过程中Mn2?离子溶解的阻碍，这导致其长期性能不佳。在这项研究中，通过水热法合成了β-MnO?，并将其集成到电极中，同时使用了传统的PVDF和一种新型的水基交联粘合剂系统——该系统由黄原胶和柠檬酸（c-XG-CA）组成。c-XG-CA粘合剂含有丰富的羟基、羧基和乙酰基，与PVDF相比，它能够提高Mn2?的吸附能力、增强电极的粘附性并增加电极的亲水性。通过FTIR和DFT分析验证了交联结构的形成与稳定性以及其锰离子吸附行为。电化学测试表明，β-MnO?-c-XG-CA正极在200次循环后（C/2电流密度下）仍保持了73%的容量保持率，并且具有更高的扩散系数。循环后的XRD和SEM表征研究显示，形成了可逆的Zn–buserite和Zn?(OTf)?(OH)??·nH?O相。这些发现表明，c-XG-CA粘合剂在结构和电化学性能上具有显著优势，使其成为高性能ARZIBs传统粘合剂的有希望的替代品。