在水基锌离子电池(ZIBs)中，H⁺插层具有优越的电化学动力学和优异的倍率性能，但精确调控H⁺插层仍是一项具有挑战性的工作。

近日，西安理工大学李喜飞教授成功地将等电荷且离子半径相近的M²⁺(Cu²⁺，Mg⁺，Ni²⁺，Co²⁺，Zn²⁺)嵌入到δ-MnO₂的中间层中，成功地调制了O的p带中心。

文章要点

1）研究人员用扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)、密度泛函理论(DFT)和X射线光电子能谱(XPS)对其电子结构进行了研究。用原位质量变化检测技术、非原位X射线衍射仪、XPS、扫描电子显微镜、放电曲线和循环伏安(CV)等方法对电化学反应机理进行了研究。用恒电流间歇滴定技术(GITT)、电化学阻抗谱(EIS)和密度泛函理论(DFT)计算表征了样品的电子和离子电导率。

2）从主族金属Mg²⁺预嵌插和纯δ-MnO₂的角度阐述了过渡金属Cu²⁺预嵌插对H⁺插层的促进作用机理。进一步了解了具有不同3d轨道电子数的预插层过渡金属阳离子(Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺和Zn²⁺)对ε-MnO₂中O的ε_p的调制规律。通过放电剖面、现场质量变化检测技术和密度泛函计算，揭示了H₊插层贡献与ε_p之间的关系。

参考文献

Jianhua Zhang, et al, Engineering p-Band Center of Oxygen Boosting H+ Intercalation in δ-MnO₂ for Aqueous Zinc Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202215654

DOI: 10.1002/anie.202215654

https://doi.org/10.1002/anie.202215654