氧空位调控多孔硼掺杂金刚石负载MnO/C复合正极提升锌离子电池储能性能

本文创新性地采用热丝化学气相沉积(HFCVD)和煅烧技术制备了含氧空位(Vo)的多孔硼掺杂金刚石(BDD)/MnO/C复合电极。通过调控煅烧温度(650-800℃)和气流比，系统研究了Vo含量(37.2%最佳)和B/C比(1/1000最优)对电极性能的影响机制：Vo缩短氧化还原峰间距提升反应效率，BDD(111)晶面取向增强电荷存储能力。该电极在0.1 A/g电流密度下展现381.8 mAh/g的高比容量和25.7 Ω的低电阻，1.0 A/g循环560次后容量保持率达92.6%，为风电储能提供了高性能锰基正极解决方案。

　　

Highlight

通过精准调控氧空位(Vo)含量和硼掺杂金刚石(BDD)晶面取向，我们开发出具有突破性储能性能的复合正极材料。这项研究为解决风电储能系统中锌离子电池(ZIB)的锰基正极瓶颈问题提供了新思路。

Modulation of Vo content to improve MnO/C specific capacity

图1展示了Mn-BTC及其衍生物的形貌演变：原始Mn-BTC呈2 μm直径的棒状结构（图1a），经650-800℃煅烧后形成碳纳米网络包裹的MnO微球（图1b-e）。有趣的是，750℃处理的样品呈现最丰富的介孔结构，其Vo含量达到37.2%时，电极的氧化还原峰间距从原始样品的0.78V显著缩小至0.21V，这就像为电子搭建了"高速通道"。XPS分析揭示Mn²⁺/Mn⁴⁺比值从1.13提升至2.47，证实Vo有效激活了锰的氧化还原中心。

Conclusion

本研究通过HFCVD和高温煅烧的"组合拳"，成功制备出BDD/MnO/C复合电极。就像精心调制的"分子交响乐"，37.2%的Vo含量和1/1000的B/C比分别扮演着"催化大师"和"结构工程师"的角色：前者使比容量飙升至381.8 mAh/g，后者赋予电极92.6%的循环保持率。这种"双管齐下"的策略为设计下一代风电储能电池提供了黄金标准。