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過渡金屬硅酸鹽(TMS)具有優異的理論容量和高結構穩定性，是水系金屬離子插層贗電容器的潛在電極。然而，TMS的窄層間距和固有惰性基面導致離子和電荷轉移緩慢，從而導致儲能性能不佳。

近日，哈工大Hui Wang報道了在層狀錳硅酸鹽(M_2?xS@FA)中引入豐富的Mn空位以加速K⁺擴散，同時提高電荷存儲容量并延長壽命。

文章要點

1）原位表征驗證了K+插層贗電容機制，M_2?xS@FA中具有明顯的晶體結構和價態變化。理論計算和電化學實驗評估都闡明了Mn空位在通過增加層間距和活化基面來增強K⁺擴散動力學和電子轉移方面的重要作用。Mn空位通過提供額外的K⁺存儲位點進一步提高了電荷存儲容量，同時增強了M_2-xS@FA內的局部原子鍵合，從而增強了結構穩定性。

2）組裝的水合非對稱固態電池以M_2-xS@FA為陰極，具有出色的功率和能量密度（375.80 W kg^-1時為144.08 Wh kg^-1）和超長壽命（10,000次循環后容量保持率為100%）。

這項工作預示著一種范式，即調節分層TMS中的陽離子空位可顯著增強高能插層贗電容的K⁺存儲和穩定性。

參考文獻

Min Wang, et al, Engineering Mn Vacancies to Enhance Ion Kinetics in Layered Manganese Silicate for High-Energy and Durable Intercalation Pseudocapacitance, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c08979

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c08979