文章背景
随着世界向低碳经济转型，迫切需要储能系统能够存储大量的可再生能源并提供可靠和稳定的电力供应。ZIBs具有低成本，高能量密度和优异的安全性等优点，然而，ZIBs的性能和稳定性有待提高。二氧化锰(MnO2)作为ZIBs正极材料具有储量丰富，价格低廉，较高的理论容量，优异的循环稳定性、高输出平台和高倍率性能，但δ-MnO2在循环过程中层状结构的相变可能会导致体积的显著变化以及结构坍塌。对于锰基正极材料的研究，可以通过离子预插层的过程来获得稳定的Zn2+存储，该过程已被用于质子(H+)，锂离子(Li+)，钠离子(Na+)，钾离子(K+)，锌离子(Zn2+)，铜离子(Cu2+)和铵离子(NH4+)等离子的研究。离子预插层可以增加了主体材料的晶面间距，为离子插层创造了更多的空间，提高了材料的电化学性能。
文章简介
本文通过制备钠(Na)和铜(Cu)离子共插层的δ-MnO2 (NCMO)正极，解决了锰基阴极在ZIBs中高质量负载下高比容量和稳定循环的关键挑战，并且讨论了Cu2+促进锰基正极在循环过程中沉积和溶解的机理，发掘了共插层Na+和Cu2+的Mn基阴极在实际和高效储能系统中的应用潜力。
要点分析
要点一：Na和Cu的共插层协同调节了δ-MnO2的电子结构，Na&Cu共插层δ-MnO2的电导率显著优于δ-MnO2， Na插层δ-MnO2，Cu插层δ-MnO2。
要点二：NCMO呈均匀的片状，直径为1~1.5 μm，厚度约为50 nm，Na和Cu元素在整个结构中分布均匀。
要点三：NCMO的晶体结构与之前工作中报道的钠插层锰氧化物相同，表明Cu的加入对晶体结构没有影响；NCMO的有效扩散系数远高于之前报道的ZIBs和锂离子电池(LIBs)的有效扩散系数，NCMO具有更好的反应物传输能力。
要点四：NCMO阴极的极化小于NMO阴极；NCMO阴极具有更为可逆的电化学体系；NCMO阴极的动力学很大程度上由扩散控制过程主导；NCMO阴极具有更好的高倍率性能；Cu可以促进H+和Zn2+的插层，并且这种作用在引入Na共插层后被放大；Cu的存在可能会增强ZHS在循环系统中的作用。
要点五：Zn//NCMO电池表现出优异的倍率性能；NCMO正极的ZIBs在2 A/g的电流密度下循环1000次后具有200 mAh/g的高比容量并且容量保持率高达100 %。NCMO阴极随着阴极负载量的增加，全电池的循环变得更加平稳；双离子预插层策略的阴极取得了优异的工作容量、回收效率和高比容量。
总结
本文通过制备共插层水钠锰矿锰氧化物正极，Na+和Cu2+的共插层被证明是提高ZIBs电化学性能的有效策略。Na+与Cu2+的结合放大了Cu2+对Mn2+/Mn4+表面氧化还原对的活化作用，并在Na的帮助下为充放电提供了稳定的主体结构，从而提高了比容量和循环稳定性。Na和Cu + + 2 +的共嵌入，伴随着ZnxMnO(OH)y和ZHS的沉积和溶解，在低质量负载下表现出一个持续的容量增加过程，在高质量负载下表现出高度可逆的锰沉积和溶解过程。NCMO正极在低负载量和高负载量下均表现出优异的比容量和循环稳定性，这也是最近研究中最接近ZIBs中Mn2+/Mn4+双电子转移理论容量的工作。本文以最高的质量负载实现了稳定的循环，展示了实际高效储能系统的潜力。对Cu2+促进Mn基正极在循环过程中沉积和溶解的机理也进行了讨论。总的来说，本文的研究结果表明，在保持主体材料稳定性的同时促进表面双电子转移的策略是开发ZIBs高性能正极材料的一种有前途的方法。
