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       Zn//MnO₂水性電池由于具有成本效益、高安全性、高輸出電壓和能量密度等優點，正成為有前途的大型儲能設備。然而，MnO₂正極固有地具有差的倍率性能和快速的容量劣化。在這里，我們通過將MnO₂納米棒與高導電石墨烯復合來消除障礙，這顯著增強了MnO₂陰極的電化學性能。受益于提高的電導率和離子擴散速率以及石墨烯的結構保護，Zn//MnO₂-石墨烯電池在0.5 A g^-1時具有301 mAh g^-1的高容量，這對應于411.6 Wh kg^-1的高能量密度，即使在10 A g^-1的高電流密度下，仍可獲得95.8 mAh g^-1的容量，表現出極好的倍率特性。此外，Zn//MnO₂-石墨烯電池可實現15 kW kg^-1的功率密度。
 
  
Figure 1. （a）MnO₂和（b）MnO₂-石墨烯樣品的SEM圖像。MnO₂-石墨烯樣品的（c,d）TEM圖像，（e,f）SAED模式和（g）能量色散光譜圖。
 
 
Figure 2. （a）用不同濃度KMnO₄制備的MnO₂-石墨烯電極的充放電曲線。（b）CV曲線；（c）在MnO₂和MnO₂-石墨烯電極的充放電曲線。（d）從放電曲線計算出MnO₂和MnO₂-石墨烯的容量和容量保持率
 
 
Figure 3. （a）奈奎斯特圖和相應的等效電路圖；（b）MnO₂和MnO₂-石墨烯電極的循環性能，以及Zn//MnO₂-石墨烯電池的相應庫侖效率。（c）Mn 2p在初始、完全放電和充電狀態下的XPS光譜。（d）MnO₂-石墨烯電極在0.5 A g^-1的充放電曲線，以及（e）MnO₂-石墨烯電極的Zn 2p XPS光譜。
 

Figure 4. Zn//MnO₂-石墨烯電池與其他最近開發的儲能設備的Ragone圖
 
        相關研究成果于2020年由中山大學Xihong Lu課題組，發表在Journal of Energy Chemistry（2020, 43, 182-187）上。原文：γ-MnO₂ nanorods/graphene composite as efficient cathode for advanced rechargeable aqueous zinc-ion battery。

轉自《石墨烯雜志》公眾號