钙金属电池是一种新型二次电池体系，可兼顾高能量密度和资源可持续性优势，是一种极具应用前景的电化学储能技术。然而，钙电池的发展受限于缺乏合适的正极材料。尽管钙离子的电荷密度与锂离子类似，但其二价特性和大的离子尺寸导致钙离子与正极材料晶格之间相互作用较强，其固态扩散动力学缓慢。目前所报道的大多数储钙正极普遍面临循环稳定性差、倍率性能受限等问题。近年来，MnO₂因其高氧化还原电位、高理论容量和低成本优势受到了广泛关注。然而，常见的层状结构MnO₂储钙过程中易发生结构退化导致容量衰减。相比层状结构，具有隧道结构的α-MnO₂正极具有更高的循环稳定性。但隧道结构中钙离子的嵌入化学及其储钙机制仍有待探究。另外，关于钙电池正极材料的研究都是基于电容性活性炭（AC）负极以及与钙金属负极不兼容的电解质体系中进行的。目前尚不清楚在该模型体系中观察到的电荷存储机制和钙离子存储能力能否直接应用于钙金属电池体系。

    针对以上问题，来自中国科学院青岛生物能源与过程研究所的崔双双博士、李真酉研究员、崔光磊研究员等人，在国际知名期刊Advanced Science上发表题为“Calcium-Ion Insertion Chemistry in Tunneled α-MnO₂ Cathodes for Calcium Metal Batteries”的研究论文。该文章研究了α-MnO₂正极分别在AC模型体系和钙金属电池体系中的钙离子嵌脱过程，揭示了其储钙机制，并开发了一种具有超小尺寸、低结晶度的MnO₂@石墨烯复合正极材料，有效提升了钙离子扩散动力学，在钙金属电池中展现出60次的稳定循环。

    材料科学站公众号：https://mp.weixin.qq.com/s/5hzgK_MdLIXXe3SU7huucw 

    论文全文：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202508050

图1. AC模型体系和钙金属电池体系中α-MnO₂正极的储能机制图示