Preparation and Properties of Mg-δ-MnO2 Cathode Materials for Aqueous Magnesium Ion Batteries

研究针对锰基正极材料在水系镁离子电池中电导率低、结构易坍塌的问题，采用镁离子预嵌入策略，通过水热法调控δ-MnO2与MgCl2摩尔比制备花状Mg-δ-MnO2。结合XRD/SEM/TEM/XPS表征发现，当摩尔比为1∶1时获得的Mg2-δ-MnO2具有最小尺寸和最优花状形貌。其中，小尺寸能有效增加电极材料和电解液之间的接触面积，促进镁离子的扩散，使得电池的比容量有所提升。除此以外，镁离子的预嵌入能够稳定δ-MnO2的结构，使得电池循环寿命增加。基于该材料构建的Mg2-δ-MnO2||VO2全电池性能提升显著：50 mA g-1下初始放电比容量达65.9 mAh g-1，较未改性体系（0.2 mAh g-1）提升329倍；450次循环后容量保持在56 mAh g-1（保持率85%），库伦效率稳定在91%。