铝掺杂二氧化锰的水热法制备与高稳定性锌锰电池性能

本文主要探讨了利用水热法制备铝掺杂二氧化锰（Al-doped MnO2）作为高性能锌锰电池（Zn-MnO2）正极材料的研究。锌锰电池作为一种低成本、环保且安全的储能选项，具有广泛应用潜力，但其正极的MnO2电导率低、结构稳定性差，以及负极锌枝晶生长和析氢腐蚀等问题限制了其循环稳定性。作者通过引入铝掺杂策略，旨在改善这些问题。 铝掺杂MnO2的过程通过X射线衍射（XRD）、能量色散X射线光谱仪（EDS）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等技术手段进行了深入分析。实验结果显示，铝掺杂显著改变了MnO2的物相结构，将微米级的β-MnO2转化为纳米级的α-MnO2，这有助于提高材料的电导性和热稳定性。同时，Al掺杂还增加了产物中的结晶水含量，这对电化学性能有着积极影响。 在实际应用测试中，Al掺杂的MnO2作为正极材料表现出优异的性能。在1 A·g-1的高电流密度下经过500次循环后，Al掺杂MnO2的剩余容量高达150.1 mAh·g-1，相比之下，未掺杂的MnO2样品在相同条件下只能保持97.8 mAh·g-1的容量，显示出显著的循环稳定性优势。这一发现对于研发高效率、长寿命的锌锰电池具有重要意义，为未来的电池设计提供了有价值的方向。 该研究揭示了铝掺杂对二氧化锰结构优化和电化学性能提升的关键作用，为提升锌锰电池的整体性能和循环稳定性提供了新的途径，为高性能锌锰电池的开发奠定了理论基础和技术支持。通过水热法制备铝掺杂二氧化锰，有望推动锌锰电池在大规模储能领域的广泛应用。