聚苯胺插层调控δ-MnO2层间距提升锌离子电池性能研究

本文通过水热法合成聚苯胺(PANI)插层δ-MnO2(PMO)材料，显著提升了水系锌离子电池(AZIBs)正极性能。研究表明，PANI的引入不仅将层间距从7.2?扩展至9.8?，其导电特性更使离子扩散系数达10?6–10?10 cm2 s?1，协同抑制MnO2相变并降低锰氧化态。最终PMO电极展现332 mAh g?1比容量和2000次循环稳定性，为锰基电极开发提供新思路。

　　

Highlight亮点

聚苯胺(PANI)插层策略成功实现δ-MnO₂层间距优化与离子传输能力提升，为高性能锌离子电池(AZIBs)开发提供创新解决方案。

Material characteristics材料特性

通过X射线衍射(XRD)分析发现，PMO样品在12.3°和24.7°处保持δ-MnO₂特征峰（JCPDS 80-1098），而20°-24°的宽峰证实PANI成功插层。拉曼光谱显示MnO₂特征峰红移，表明Mn-O键长增加。扫描电镜(SEM)显示PANI插层后仍保持纳米片状结构，证明材料结构稳定性。

Conclusions结论

本研究创新性地采用PANI双重功能设计：一方面作为"分子支柱"扩大层间距至9.8?，促进Zn²⁺/H⁺共嵌入；另一方面通过C-N/-NH-键重塑层间环境，将锰氧化态从+3.58降至+3.42，有效抑制Jahn-Teller畸变。最终PMO电极实现250 mAh g^?1容量和76%循环保持率，并发现副产物ZSH和ZMO的限容机制。