高容量化是二次電池的目標(biāo)之一，目前其負極使用的是碳材料，理論上過渡金屬氧化物具有高容量，有望成為碳材料的替代物。特別是具有分層結(jié)構(gòu)的氧化錳，將其剝離制成單分子厚的納米片，作為負極使用，表面全部呈活性，可大幅提高容量。但氧化錳的難點在于反復(fù)充放電容易破壞結(jié)構(gòu)，納米片也易于凝聚成團狀。

研究小組在溶液中分散氧化錳納米片并與石墨烯混合，合成了交互多層的層壓復(fù)合材料。氧化錳與石墨烯都帶負電，通常情況下會互相排斥。研究小組早在2015年通過化學(xué)修飾石墨烯使其帶正電，解決了排斥問題，并實現(xiàn)了當(dāng)時金屬氧化物負極材料中最高容量和最長壽命。

此次通過把兩種物質(zhì)從分子水平復(fù)合，得到了單獨材料難以實現(xiàn)的高特性。復(fù)合材料除用于充電電池之外，還可大幅提高超級電容器、電極催化劑等能量儲存及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效能。

研究成果發(fā)表在近期美國化學(xué)協(xié)會雜志《ACS納米》網(wǎng)絡(luò)版。