随着全球对清洁动力存储需求的不断增加，水系锌离子电池（AZIBs）因其本钱效益高、安全性有保证、天然资源丰厚和环境友好等优势，已成为下一代储能设备中极具竞争力的候选者。但是，高功能AZIBs的发展在很大程度上遭到合适的正极资料稀缺的限制。近期，锰基硫族化合物（MnX，其中X = S、Se、Se2)作为AZIBs新式正极资料逐步遭到重视。本总述系统全面地总结了锰基硫化物/硒化物正极资料(MSCs)在AZIBs中的最新研究进展。首要，系统概括了MSCs的晶体结构分类与化学特性，深入探讨了MSCs杂乱的储能机制及其潜在影响要素。随后，具体总结了AZIBs中不同类别MSCs的针对性改性战略，包含描摹调控、复合构建、异质结规划、缺点工程和离子掺杂。最终，提出了MSCs在AZIBs中当时面临的应战与未来发展方向。本总述为规划和构建高功能MSCs基AZIBs供给了重要参阅。
图文摘要
作为新兴的下一代锰基AZIBs正极资料，锰基硫族化合物（MSCs）日益遭到重视。本总述总结了MSCs杂乱的储能机制，并探讨了其潜在影响要素。一起，对不同类别MSCs在AZIBs中的针对性改性战略进行了全面概括。最终，提出了MSCs在AZIBs中当时面临的应战与未来展望。
随着全球对高效可持续动力解决方案需求的日益增加，储能技术范畴正经历着关键性革新。对可以高效存储并供给可再生动力发电与电动汽车电能的储能系统需求也在持续攀升[1][2][3]。在当时各类储能器件中，锂离子电池（LIBs）凭仗其高能量密度和优异循环功能，已在电动汽车和便携式电子equipment范畴获得广泛使用[4][5][6]。但是有机电解质相关的安全隐患及原资料的有限供给限制了其进一步大规模发展[7][8][9]。单价锂等水系离子电池（AIBs）+, K+, Na+, NH4+[10], [11], [12], [13], [14] 以及多价态 Mg2+, Zn2+Ca2+[15]、[16]、[17]、[18]等研究近期因其安全性特征、易于制作和本钱效益而成为具有远景的代替方案。其中，水系锌离子电池（AZIBs）凭仗其突出优势已被广泛使用[19]。与锂、钠等金属比较，锌金属具有天然储量丰厚和价格低廉的特点。此外，锌负极可供给820 mAh g−1和5855 mAh cm−3的高理论容量，以及-0.76 V（相对于规范氢电极SHE）的低氧化复原电位。一起，锌离子半径相对较小2+（0.74 Å）的半径特性有利于其在充放电进程中于正极内的搬迁与存储。水系锌离子电池的储能功能主要受正极资料、锌负极和电解质的影响[20][21][22]。其中，正极资料的挑选具有决定性含义，因为该类电池能量密度与功率密度的理论最大值很大程度上取决于正极资料。但是，因为锌离子间存在强静电相互作用及明显的空间位阻效应，正极资料表现出较差的循环安稳性和缓慢的离子传输动力学。2+以及宿主资料[23][24][25]。因而，大多数在锂离子电池中表现优异的正极资料因为与锌的不兼容性而不适用于锌离子电池2+的嵌入进程，这为锌离子电池高功能正极资料的开发带来了严重应战。
迄今为止，针对水性锌离子电池（AZIBs）已深入研究的正极资料包含锰基化合物[26]-[28]、钒基化合物[29][30]、普鲁士蓝及其类似物[31][32]以及有机化合物[33][34]等。其中，钒基化合物虽具有较高的作业电压和理论容量，但其导电性较差且循环安稳性仍需提高；普鲁士蓝及其类似物则凭仗安稳的框架结构，可完成锌离子的快速脱嵌。2+插层/脱嵌动力学特性和长循环寿命，但其容量相对有限。有机正极资料可通过分子规划完成功能调控，兼具柔韧性和环境友好性。但是这类资料存在导电性差、易溶解以及质量/体积能量密度较低一级缺点。在这些候选资猜中，锰基化合物因其适中的作业电压、高理论容量、优异的倍率功能和循环安稳性[35]而成为极具远景的挑选。作为典型的过渡金属元素，锰(Mn)具有丰厚的价态0, Mn2+, Mn3+, Mn4+以及Mn7+）为探究多种锰基AZIBs系统供给了巨大潜力[36]。近年来，锰基正极资料的研究主要集中在锰氧化物范畴。锰在氧化物中以多价态形式存在，例如MnO2 [37], Mn2[38], 锰3[39], 锌锰3[40]，这些资料系统在AZIBs中的使用已得到广泛探究。但是，不同程度的锰溶出、结构坍塌、杂乱晶型转变及相变等问题仍限制着其动力学功能、容量和循环安稳性[41][42][43]。为此，大量研究致力于解决这些应战，多篇总述已系统论述锰氧化物正极的电化学功能、改性战略及储能机制[27][44][45]。为充分发挥锰氧化物正极的优势，近年来探究各类新式锰基AZIBs系统逐步成为研究重点。4 [39], ZnMn2O4 [40], all of which have been extensively explored for applications in AZIBs. Nevertheless, challenges, such as varying degrees of manganese dissolution, structural collapse, complex crystal transformation, and phase transition, still impede their kinetics, capacity, and cycle performance [41], [42], [43]. Thus, numerous studies have been devoted to addressing these challenges, and many reviews have comprehensively discussed the electrochemical performance, modification strategies, and energy storage mechanisms of manganese oxide cathodes [27], [44], [45]. To fully utilize the advantages of manganese oxide cathodes, the exploration of various novel manganese-based AZIBs systems has gradually become a research focus in recent years.
锰基硫族化合物（MnX，X = S、Se、Se）因其丰厚的氧化复原特性、低电负性及优异的电化学功能，已在电催化[46]、半导体[47]、超级电容器[48][49]及锂离子电池[50][51]等范畴获得广泛使用。相较于相应的锰氧化物正极资料，硫化锰/硒化锰正极（MSCs）一般表现出更高的导电性、更有利的锌22+分散动力学以及更强的结构安稳性。2+分散动力学以及更丰厚的氧化复原化学特性。作为水系锌离子电池（AZIBs）范畴新兴正极资料的一类，锰基层状化合物（MSCs）近年来逐步引起研究者重视并取得严重进展。图1、图2扼要概述了MSCs在AZIBs中的最新研究进展。目前尚未有关于MSCs在AZIBs中使用的系统性总述，因而对MSCs在AZIBs中的最新进展进行全面梳理具有重要时效性与必要性。本总述首要论述MSCs的基本结构与化学特征。随后，咱们系统论述了MSCs中的储能机制并剖析其潜在影响要素。更重要的是，从MSCs的不同分类出发，包含描摹调控、复合资料构建、异质结规划、缺点工程和离子掺杂等方面，系统总述了根据MSCs的改性战略。最终，总结并展望了MSCs在AZIBs使用中当时面临的应战与未来发展方向。因而，本总述有望为未来高功能AZIBs正极资料的规划开发及其储能机制的理解供给一些启示。
