High‐Energy and Stable Subfreezing Aqueous Zn–MnO2 Batteries with Selective and Pseudocapacitive Zn‐Ion Insertion in MnO2

法拉第效率 材料科学 电解质 阳极 水溶液 阴极 电化学 化学工程 离子 容量损失 无机化学 电极 物理化学 化学 有机化学 工程类
作者
Siyuan Gao,Bomin Li,Haiyan Tan,Fan Xia,Olusola John Dahunsi,Wenqian Xu,Yuzi Liu,Rongyue Wang,Yingwen Cheng
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (21): e2201510-e2201510 被引量:93
标识
DOI:10.1002/adma.202201510
摘要

One major challenge of aqueous Zn-MnO2 batteries for practical applications is their unacceptable performance below freezing temperatures. Here the use of simple Zn(ClO4 )2 aqueous electrolytes is described for all-weather Zn-MnO2 batteries even down to -60 °C. The symmetric, bulky ClO4 - anion effectively disrupts hydrogen bonds between water molecules and provides intrinsic ion diffusion even while frozen, and enables ≈260 mAh g-1 on MnO2 cathodes at -30 °C . It is identified that subfreezing cycling shifts the reaction mechanism on the MnO2 cathode from unstable H+ insertion to predominantly pseudocapacitive Zn2+ insertion, which converts MnO2 nanofibers into complicated zincated MnOx that are largely disordered and appeared as crumpled paper sheets. The Zn2+ insertion at -30 °C is faster and much more stable than at 20 °C, and delivers ≈80% capacity retention for 1000 cycles without Mn2+ additives. In addition, simple Zn(ClO4 )2 electrolyte also enables a nearly fully reversible and dendrite-free Zn anode at -30 °C with ≈98% Coulombic efficiency. Zn-MnO2 prototypes with an experimentally verified unit energy density of 148 Wh kg-1 at a negative-to-positive ratio of 1.5 and an electrolyte-to-capacity ratio of 2.0 are further demonstrated.
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
生动的沛白完成签到 ,获得积分10
1秒前
热可可728完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
SYC完成签到,获得积分10
3秒前
天明完成签到,获得积分10
4秒前
oxygen253完成签到,获得积分10
5秒前
影流完成签到,获得积分10
5秒前
LHQ完成签到 ,获得积分10
6秒前
老实幻姬完成签到,获得积分10
6秒前
白夜缇米友完成签到 ,获得积分10
6秒前
迷人的小土豆完成签到,获得积分10
6秒前
街上的狗完成签到,获得积分0
9秒前
包容的雨泽完成签到 ,获得积分10
10秒前
大猫不吃鱼完成签到,获得积分10
10秒前
波哥发布了新的文献求助10
10秒前
秦梭璋完成签到 ,获得积分0
11秒前
cao完成签到,获得积分10
13秒前
丰富的澜完成签到 ,获得积分10
13秒前
顺心的惜筠完成签到 ,获得积分10
14秒前
daggeraxe完成签到 ,获得积分10
14秒前
活力的鹤轩完成签到,获得积分10
14秒前
YY完成签到,获得积分10
15秒前
墩墩完成签到,获得积分10
15秒前
LL完成签到 ,获得积分20
15秒前
三石完成签到 ,获得积分10
16秒前
跳跃的数据线完成签到 ,获得积分10
17秒前
温茹完成签到 ,获得积分10
20秒前
是谁还没睡完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
小权拳的权完成签到,获得积分10
21秒前
香蕉静芙完成签到 ,获得积分10
21秒前
Dehua完成签到 ,获得积分10
21秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
清澈水眸完成签到 ,获得积分10
22秒前
jixuchance完成签到,获得积分10
22秒前
IyGnauH完成签到 ,获得积分10
24秒前
愉快的冉阿让完成签到,获得积分10
24秒前
流夏完成签到 ,获得积分10
25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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Metallurgy at high pressures and high temperatures 2000
An Introduction to Medicinal Chemistry 第六版习题答案 600
应急管理理论与实践 530
Cleopatra : A Reference Guide to Her Life and Works 500
Fundamentals of Strain Psychology 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6339967
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8155055
关于积分的说明 17136102
捐赠科研通 5395746
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2858829
邀请新用户注册赠送积分活动 1836580
关于科研通互助平台的介绍 1686875