Jahn-Teller效應和協同Jahn-Teller效應是在單個離子和固態晶格中引起不對稱的現象，并且通常在包含特定過渡金屬如銅和錳的結構中觀察到。盡管Jahn-Teller效應導致晶格畸變，使可充電電池中的電極材料受壓，但策略性地利用由Jahn-Teller協同畸變產生的應變可以增強結構穩定性。
在這里，悉尼科技大學Guoxiu Wang，曼徹斯特大學Rahul Raveendran Nair通過在塊狀二氧化錳/石墨烯復合材料中構建具有石墨烯的二維超晶格結構來介紹MnO2的協同Jahn-Teller效應。
文章要點
1）MnO2和石墨烯之間的強相互作用增加了高自旋Mn3+離子的濃度，產生有序的長程雙軸應變，這些應變在平面外方向上是壓縮的，在平面內方向上是拉伸的。這些應變減輕了Zn2+嵌入應力和質子腐蝕，使水系鋅離子電池在5 C(1 C = 308 mA g-1)下保持165 mAh g-1容量超過5000次循環。
研究方法提供了一種有效的策略，通過引入協同Jahn-Teller效應來克服電極材料中的離子插入應力，從而顯著提高可充電電池的壽命。
參考文獻
Wang, S., Guo, X., Huang, K. et al. Cooperative Jahn-Teller effect and engineered long-range strain in manganese oxide/graphene superlattice for aqueous zinc-ion batteries. Nat Commun 16, 5191 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-60558-y
https://doi.org/10.1038/s41467-025-60558-y
