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水系可充电电池具备良好的安全性，快速的离子传导动力学，以及相对低廉的制造成本，在电化学储能应用中前景广阔。目前，水系电池普遍采用金属离子作为载流子，例如锂离子，锌离子等，但是，这些金属离子地球储量有限，限制其大规模应用。与金属离子相比，非金属离子（例如铵离子NH₄⁺）作为载流子，具有其独特优势。首先，铵离子由H和N元素组成，地球中储量丰富。此外，铵离子水合离子半径小，摩尔质量轻，可实现快速离子传导。更重要的是，四面体结构的NH₄⁺在电极材料晶格内部的传导过程可能与传统球形金属载流子不同，有望形成独具特色的电化学特性。

图1 储铵材料发展时间轴

目前已报道的储铵材料有MXene, 普鲁士蓝类似物，导电聚合物（PANI），及金属氧化物（MoO₃，V₂O₅）等（图1）。在电化学应用中，这些材料输出容量普遍低于100 mAh g^-1，限制了铵离子电池的实际应用。因此，开发新型储铵材料，进一步提升其放电容量，探究铵离子存储机制尤为重要。

近日，澳门六合彩官方-澳门六合彩现场直播结果 化学系刘晓霞教授团队以电沉积氧化锰材料为研究模型，探究其在醋酸铵电解液中的储铵电化学行为。电化学测试表明，层状氧化锰材料具有良好的储铵性能，可输出约176 mAh g^-1的质量比容量。经过10000次连续循环充放电，可实现94.7%的容量保持率（5 A g^-1）。

图2. 电沉积氧化锰在醋酸铵电解液中的形貌转变

通过恒电流法制备的电沉积氧化锰具有无定型结构。经过在醋酸铵电解液中进行多次循环充放电后，氧化锰发生形貌、晶体结构转变（图2）。这种转可变归因于奥斯瓦尔德熟化及可逆的氧化锰沉积/溶解过程。此外，醋酸铵电解液浓度对氧化锰形貌、晶体结构转变及其电化学性能均具有显著影响。高浓醋酸铵电解液（例如8 mol L^-1）可抑制其结构转变，过多的铵离子嵌入将破坏氧化锰晶体结构，导致其容量急剧降低。

谱学研究结果表明：（1）铵离子在层状氧化锰材料内部进行可逆的嵌入、脱出，此过程通过氢键形成、断裂来完成；（2）铵离子在氧化锰内部的嵌入、脱出过程涉及固溶体反应机理，且具有赝电容特征；（3）比之金属离子载流子，例如K⁺，铵根离子更易于嵌入层状氧化锰。

本文首次报道了氧化锰材料的储铵电化学行为，丰富了铵离子在金属氧化物中的能源化学，并为制备新型高性能水系铵离子电池提供了新的机遇。

该成果已在线发表在化学学科顶级期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition, DOI: 10.1002/anie.202013110, IF: 12.959）上，澳门六合彩官方-澳门六合彩现场直播结果 宋禹副教授为本文第一作者，宋禹副教授和刘晓霞教授为共同通讯作者。东北大学分析测试中心为本文数据采集、表征工作提供关键支撑。