Manipulating intercalation-extraction mechanisms in structurally modulated δ-MnO2 nanowires for high-performance aqueous zinc-ion batteries

插层(化学) 电化学 萃取(化学) 水溶液 阴极 材料科学 无机化学 电极 化学工程 离子键合 密度泛函理论 储能 电池(电) 离子 化学 纳米技术 物理化学 计算化学 色谱法 冶金 有机化学 功率(物理) 工程类 物理 量子力学
作者
Rongguo Zhang,Pei Liang,Hao Yang,Huihua Min,Mengmeng Niu,Siyan Jin,Yuting Jiang,Zhigang Pan,Jiaxu Yan,Xiaodong Shen,Jin Wang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:433: 133687-133687 被引量:93
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.133687
摘要

Rechargeable aqueous zinc–ion batteries (ZIBs) have attracted wide attention recently because of their low cost, high safety, and environmental friendliness. However, manganese–based materials always suffer from irreversible structural transformation and sluggish reaction kinetics, resulting in low capacity and poor cycling stability, which hinders their practical application in large–scale energy storage. Herein, we demonstrate a structural modulation strategy to manipulate the electrochemical reaction mechanism in layered δ–MnO2 via Cu2+ intercalation. A favorable H+/Zn2+ intercalation–extraction mechanism is identified in structurally modulated δ–MnO2 electrode after the reversible Zn2+ intercalation and H+ conversion reaction in the initial several cycles, which is thoroughly investigated and demonstrated through multiple analytical means. The resulted δ–MnO2 cathodes deliver rapid and reversible Zn2+ storage, with a high reversible capacity of 398.2 mAh g−1 at 0.1 A g−1 and 90.1% capacity retention after 700 cycles at 5 A g−1. Further ex–situ characterization demonstrates the rapid and reversible H+/Zn2+ storage in the structurally modulated δ–MnO2 cathodes. Density functional theory calculations reveal Cu2+ intercalation in δ–MnO2 effectively enhances the structural stability of δ–MnO2 via the strong ionic bonds bonded with oxygen atoms, and also optimizes electronic bandgap and ion/charge state of δ–MnO2, thus attributing favorable ion intercalation–extraction mechanisms. This structural modulation strategy provides a new gateway to the development of robust–structured cathode materials by manipulating the electrochemical reaction mechanisms in electrode materials for ZIBs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
上下完成签到 ,获得积分10
1秒前
大气的雁桃完成签到,获得积分10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
831143完成签到 ,获得积分0
2秒前
熙梓日记完成签到,获得积分10
3秒前
xixihaha完成签到,获得积分10
3秒前
zhengzhao完成签到,获得积分10
3秒前
哭泣的吐司完成签到,获得积分10
4秒前
Nyah完成签到,获得积分10
5秒前
yo一天完成签到,获得积分10
6秒前
王一二完成签到,获得积分10
6秒前
xiejuan完成签到,获得积分10
6秒前
朱迪完成签到 ,获得积分10
9秒前
甜蜜的振家完成签到,获得积分10
10秒前
Driscoll完成签到 ,获得积分10
10秒前
Hina完成签到,获得积分10
10秒前
abcd_1067完成签到,获得积分10
10秒前
WSY完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
甜美坤完成签到 ,获得积分10
12秒前
y蓓蓓完成签到,获得积分10
12秒前
火星上誉完成签到 ,获得积分10
13秒前
moonlin完成签到 ,获得积分10
13秒前
嘻嘻完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
MrCoolWu完成签到,获得积分10
17秒前
lx840518完成签到 ,获得积分10
19秒前
FOD完成签到 ,获得积分10
19秒前
Sun1c7完成签到,获得积分0
20秒前
代军完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
任伟超发布了新的文献求助10
21秒前
赵梦杰完成签到,获得积分10
21秒前
星辉完成签到,获得积分10
21秒前
zzh完成签到 ,获得积分10
21秒前
星期五完成签到,获得积分10
22秒前
weilucking完成签到,获得积分10
22秒前
回忆里才完整完成签到,获得积分10
23秒前
Snowy完成签到,获得积分10
24秒前
WCheng完成签到,获得积分10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Terminologia Embryologica 500
Process Plant Design for Chemical Engineers 400
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5612109
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4696297
关于积分的说明 14891018
捐赠科研通 4732221
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2546205
邀请新用户注册赠送积分活动 1510470
关于科研通互助平台的介绍 1473371