锌-二氧化锰锌离子电池：一个研究型综合性化学实验的设计与实践

面向国家“双碳战略”需求,结合科技前沿和高校学生科研实践,设计了以低成本和高安全性为主要优势的锌-二氧化锰(Zn-MnO₂)二次电池,并形成了一个标准化的物理化学综合实验。本实验首先通过水热法制备了α-MnO₂,采用X射线衍射和扫描电子显微镜对制得α-MnO₂的结构与形貌进行了表征,随后使用电池测试仪对锌片负极与α-MnO₂正极组装成的Zn-MnO₂锌离子电池进行了循环伏安、倍率和循环稳定性等电化学性能测试。该实验将科研热点转化为综合教学实验,从实验室走进日常生活,集化学材料合成、表征与电池电化学性能测试于一体,实验的不同模块可满足多种教学需求。此外,探究式学习与综合性操作相结合有助于提高学生的实验兴趣及化学实验操作水平;在教学过程中融入思政元素,渗透绿色理念,引导学生形成安全无污染的化学实验意识和可持续发展思想。