高容量化是二次電池的目標之一，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。特別是具有分層結構的氧化錳，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充放電容易破壞結構，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和石墨烯混合，合成了交互多層的層壓復合材料。氧化錳和石墨烯都帶負電，通常情況下會互相排斥。研究小組早在2015年通過化學修飾石墨烯使其帶正電，解決了排斥問題，并實現了當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從分子水平復合，得到了單獨材料難以實現的高特性。復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換系統的效能。

研究成果發表在近期美國化學協會雜志《ACS納米》網絡版。