基于掺锰二氧化钛纳米结构电极的高性能对称超级电容器：揭示电驱动效应与表面氧化还原动力学机制

《Energy Technology》：High-Performance Symmetric Supercapacitor Enabled by Mn-Doped TiO2-Nanostructured Electrodes: Unraveling Electrokinetic Contributions and Surface Redox Dynamics

制备了具有可调掺杂浓度的绿色水热合成锰掺杂二氧化钛材料，其中12%掺杂的12MTO在超级电容器中展现出720 F g-1的高比电容和优异循环稳定性（87%容量保持率），其性能提升归因于氧空位形成和表面氧化还原调谐，为下一代储能技术提供了可持续电极方案

　　

摘要

开发可持续且可扩展的电极材料仍然是推动高性能超级电容器发展的关键挑战。本文报道了一种采用绿色、低成本的水热法制备纳米结构的锰掺杂二氧化钛（Mn–TiO₂）的方法，其掺杂浓度可调（3%、6%和12%），适用于对称型超级电容器器件。在所有样品中，12%掺杂的TiO₂（12MTO）表现出优异的电化学性能：循环伏安法下的比电容高达720 F·g^?1（5 mV·s^?1），恒电流充放电法下的比电容为278.3 F·g^?1（1 A·g^?1），显著优于未掺杂的TiO₂。基于12MTO的对称超级电容器具有2 V的宽电压窗口、24.7 Wh·kg^?1的能量密度和352.5 W·kg^?1的功率密度，并且在经过5000次循环后仍保持87%的电容。电化学阻抗谱和动力学分析表明，该材料具有改善的电荷传输性能、降低的电阻以及以伪电容行为为主（占86%的贡献），这归因于锰诱导的氧空位和表面氧化还原状态的调控。该制备工艺具有优异的可重复性和环保的可扩展性，表明锰掺杂二氧化钛是一种适用于下一代储能技术的可持续电极材料，具有重要的工业应用价值。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。