碘化钾添加剂协同增强锌离子混合δ-MnO2超级电容器的高效储能性能

本文创新性地将KI作为氧化还原添加剂引入ZnSO4电解液体系，显著提升了锌离子混合超级电容器（ZIHSCs）的性能。通过δ-MnO2纳米花阴极与活性炭阳极的协同作用，优化后的ZS25K电解液系统实现了165.4 Wh/kg的高能量密度（0.1 A g-1），较纯ZnSO4体系提升4倍，其机理源于I-/I3-和I3-/I2可逆氧化还原反应带来的额外法拉第电荷存储。该研究为设计高能量密度、长循环寿命的ZIHSCs提供了新思路。

　　

Highlight

通过引入碘化钾（KI）作为氧化还原活性添加剂，本研究成功开发出性能卓越的锌离子混合超级电容器（ZIHSCs）电解液系统。优化的ZS25K电解液在0.1 A g^-1电流密度下实现465.25 F g^-1的比电容和165.4 Wh kg^-1的能量密度，这归功于I^-?I₃^-/I₂氧化还原对的"分子级充电宝"效应——既提供额外的法拉第电荷存储位点，又像"离子高速公路"般加速电荷转移。

Structural and morphological analysis

XRD分析显示（图1a），δ-MnO₂纳米花在12.37°、24.92°、37.37°和65.46°处呈现特征衍射峰，与单斜晶系钾锰矿相（JCPDS 00-042-1317）完美匹配。通过Scherrer方程计算（001）晶面尺寸为D=Kλ/βcosθ，其中K=0.94为Scherrer常数，λ为X射线波长，β为半峰宽，θ为布拉格角，揭示了材料优异的结晶性。

Conclusion

本研究证实KI添加剂能像"电化学开关"般激活ZIHSCs的隐藏性能：优化的ZS25K电解液系统不仅展现超高能量密度（165.4 Wh kg^-1），还具备93.3%的4000次循环容量保持率。这种"一石三鸟"策略——通过多碘化物氧化还原反应增强电荷存储、提升离子电导率、稳定电极/电解液界面，为下一代高性能储能器件设计提供了新范式。