一、研究背景
随着全球不可再生资源的持续消耗和环境污染日益加重，新型绿色低碳技术成为实现碳中和的有效途径之一。高安全、低成本大规模储能技术的发展对于构建绿色现代化电力系统具有重要意义，锂电池虽然已在电动汽车等领域有较为广泛的应用，但锂电池高昂的制造成本和易燃性阻碍了其在大规模储能领域的发展。水系锌离子电池（AZIBs）具有安全可靠、成本低廉、性能优异等特点。MnO2具备晶型多样且易于调控、理论容量高（~ 616 mAh g−1）和价格低廉等优势成为AZIBs首选的正极材料之一，然而MnO2在充放电过程中存在结构不稳定、Mn溶解、Jahn-Teller效应及副产物等问题。因此，深入研究MnO2结构稳定性和性能提升机制，对AZIBs的发展具有重要意义。
二、研究工作介绍
近日，华北电力大学吕玮/徐超联合中科院生物物理所丁芳，提出了一种原位合成含O缺陷C包覆δ-MnO2正极，并深入探究了O缺陷及C包覆对MnO2结构和性能的协同提升效应。通过调控Mn价态、抑制Jahn-Teller效应及副产物Zn4SO4(OH)6·4H2O的生成，显著提升了正极的结构稳定性及综合电化学性能（例如，0.1 A g−1电流密度下比容量高达421.2 mAh g−1、比能量密度为595.53 Wh kg−1，尤其在10 A g−1大电流密度下4000圈循环寿命高达90.88%且库伦效率接近100%）。此外，体外细胞毒性试验验证了该正极材料兼具抑制女性宫颈癌和卵巢癌细胞增殖的作用和功效。该研究以“In situ synthetic C-encapsulated δ-MnO2 with O-vacancies: A versatile programming in bio-engineering”为题发表在国际顶级期刊Science Bulletin上。
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