氧化锰做赝电容器电极时具有理论容量高、环保、成本低等优势，但是存在循环寿命和高负载时实际比容量不高的问题，必须对储能机制进行深入的研究，才有可能发现解决问题的关键，最终实现高性能材料的优化设计。本项目基本按照计划进行，主要研究了不同晶相MnO2和Mn3O4的储能机制，取得的重要结果如下： 1. 使用原位Ranman的手段检测到MnOOH的信号，证实α（alpha）相MnO2在中性硫酸钠中充放电时，既有电解液钠离子嵌入脱出参与储能，也有质子参与储能。而质子参与储能时产生的中间相MnOOH很容易发生歧化反应产生可溶于水的Mn2 ，这跟传统理论中提出的MnO2在储能过程逐渐减少造成其循环寿命不高的观点是一致的。 2. 对于纯的Mn3O4相，使用原位拉曼结合其他表征手段发现其在充放电测试的首圈即开始转变为δ相MnO2，并且此过程不可逆。另外，转变后的δ-MnO2在充放电过程并无质子参与储能的信号，仅有电解液钠离子的嵌入脱出引起的层间距的膨胀/收缩，因而该相具有很好的循环稳定性。 3.根据前期的研究结果设计了具有高容量的多孔δ-MnO2电极，使其容量接近理论值，在此极端条件下研究了其储能过程，同样未发现质子相关的Raman信号。结合DFT理论计算，得出此相中质子与电解液钠离子相比，不倾向于参与储能的结论。 通过本项目的顺利实施，我们对MnO2的储能机制进行了详细的探讨，发现质子参与储能具有相结构的选择性，通过相选择可以解决因中间相MnOOH的生成造成的循环寿命不高的问题，由此可得到具有高循环寿命的电极，解决了长期以来困扰该领域的一个瓶颈问题。另外，通过本项目的实施有望在后期的研究中解决MnO2实际比容量不高的问题。本项目所涉及的研究目前在国内甚至是世界范围内都很少有涉及到的，这些重要结论的得出，必将指导锰基高性能超级电容电极材料的设计与研发，推动其产业化的步伐。 2100433B