A Durable and High‐Voltage Mn–Graphite Dual‐Ion Battery Using Mn‐Based Hybrid Electrolytes

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作者
Zhenjie Cheng,Qingyu Dong,Guiqiang Pu,Junnan Song,Wenwu Zhong,Jiacheng Wang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (28) 被引量:25
标识
DOI:10.1002/smll.202400389
摘要

Abstract Rechargeable Mn–metal batteries (MMBs) can attract considerable attention because Mn has the intrinsic merits including high energy density (976 mAh g −1 ), high air stability, and low toxicity. However, the application of Mn in rechargeable batteries is limited by the lack of proper cathodes for reversible Mn 2+ intercalation/de‐intercalation, thus leading to low working voltage (<1.8 V) and poor cycling stability (≤200 cycles). Herein, a high‐voltage and durable MMB with graphite as the cathode is successfully constructed using a LiPF 6 ‐Mn(TFSI) 2 hybrid electrolyte, which shows a high discharge voltage of 2.34 V and long‐term stability of up to 1000 cycles. Mn(TFSI) 2 can reduce the plating/stripping overpotential of Mn ions, while LiPF 6 can efficiently improve the conductivity of the electrolyte. Electrochemical in‐situ characterization implies the dual‐anions intercalation/de‐intercalation at the cathode and Mn 2+ plating/stripping reaction at the anode. Theoretical calculations unveil the top site of graphite is the energetically favorable for anions intercalation and TFSI − shows the low migration barrier. This work paves an avenue for designing high‐performance rechargeable MMBs towards electricity storage.

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