钼在锌锰电池中的应用

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近期，北京化工大学研究者提出可以通过高价钼（Mo）离子掺杂二氧化锰（MnO2）电极材料的策略，来促进正四价锰离子（Mn4+）与正二价锰离子（Mn2+）的转化，这对开发在中性或弱酸性环境下工作的高性能水系锌锰电池具有重要意义。

储能电池图片

锌锰电池（Zinc Manganese Battery）是一种以二氧化锰为正极材料，锌为负极材料，氯化铵水溶液为主电解液的原电池，具有存储容量高、高电压放电时间长、连续放电性能指标佳、维护频率低、对生态环境较为好友和原材料易得等优点，因而深受广大储能研究者的欢迎。但是，由于 MnO2存在反应动力学慢和稳定性较差的问题，所以严重限制锌锰电池的实际应用。

为了解决上述的问题，研究者提出了诸多可以改善MnO2电极材料不足的方法，如缺陷工程、元素掺杂和有机物改性等。北京化工大学研究者通过钼元素的掺杂，来弥补二氧化锰电极材料的不足，即掺杂钼元素的二氧化锰电极材料拥有更高的比容量、化学稳定性和倍率性能。

Mo-MnO2电极储能机制模型（图源：Xiaoming Sun/Nano Research）

研究表明，高价态钼离子可以与氧原子结合，进而诱导MnO2中的[MnO6]八面体的结构发生改变，使其在储能过程中Mn4+充分转化为Mn2+，以获得高比容量和反应动力学的Mo-MnO2正极材料。但是，Mo-MnO2正极材料仍存在一定的不足，即在循环一定时间后会出现Mo掺杂在Mn-O层板的溶出现象，从而导致电池容量和循环稳定性下降。

该研究成果已以“Mo doping provokes two electron reaction in MnO2 with ultrahigh capacity for aqueous zinc ion batteries”为题发表在国际知名期刊Nano research上。