长安大学苟蕾教授课题组利用Bi³⁺诱导合成了MnO₂/Mn₂O₃共生异质结纳米棒Bi-MnO₂/Mn₂O₃（HIP-Bi-600），作为水系锌离子电池正极表现出优异的电化学性能。

MnO₂/Mn₂O₃异质结构能够通过界面产生的内建电场加速离子的传输速率，因此被认为是一种有前景的水系锌离子电池（ZIBs）正极材料。其中，形貌均一、多相共存的共生异质结因为具有更紧密的界面接触，对于进一步提升离子嵌入脱出的动力学有重要意义。然而，由于晶体成核生长的复杂性，共生异质结的构筑是目前的一个挑战。同时，锰基材料普遍存在由Mn³⁺溶解引起容量衰减的问题，这严重影响了电池的循环寿命。

研究发现，Bi³⁺对于形成MnO₂/Mn₂O₃共生异质结构起到重要的作用。由水热合成Bi³⁺ 掺杂的 MnO₂ 纳米管（HIP-Bi）在热处理过程中，通过Bi³⁺诱导的晶体生长机制，促使MnO₂ 纳米管逐渐向MnO₂/Mn₂O₃纳米棒状结构演变（图 1）。在600 ℃的温度下，棒状结构仍保持均一的形貌，而对比没有Bi³⁺掺杂的样品（HIP-0），在500 ℃时Mn₂O₃已与母体MnO₂纳米棒发生相分离，单独成核生长 （图2）。

得益于该共生异质结构，HIP-Bi-600电极具有更小的电荷转移阻抗和更高的Zn²⁺扩散系数 （图3）。同时，Bi³⁺ 掺杂到MnO₂/Mn₂O₃异质结晶格中有效地缓解Mn³⁺的溶解，显著提升了材料的循环寿命。在电流密度为2A g^-1下，循环6400圈，材料仍能保持超过90 mAh g^-1的比容量（图 4）。

本研究结果对于构筑共生异质结提供了借鉴作用，同时对于开发长寿命锌离子电池正极材料也提供了改性策略。