Demystifying Tunneled Niobium Molybdenum Oxide With Near‐Zero‐Strain for Hydrogen Bond‐Assisted Ammonium Ion Storage

材料科学 氢气储存 阳极 过渡金属 氧化物 无机化学 电化学 电极 氧化铌 储能 扩散 电池(电) 氧化钒 水溶液 离子 金属 可逆氢电极 电流密度 化学工程 氢键 化学键 钾离子电池
作者
Hang Ren,Yan Yang,Zeyu Cao,Laifa Shen,Huaiyu Shao,X. G. Zhang,Shengyang Dong
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (10): e21722-e21722 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adma.202521722
摘要

ABSTRACT Aqueous ammonium‐ion batteries (AAIBs) have emerged as compelling contenders for sustainable large‐scale energy storage. However, the advancement is significantly impeded by the dearth of energetic electrode materials and unclear relationship between diffusion kinetics and channel size. Herein, we present a second‐level prepared 3D tunnel‐structured binary transition metal oxide—niobium molybdenum oxide (Nb 2 Mo 3 O 14 )—as a high‐performance anode material for AAIBs. Comparative electrochemical evaluations across various metal ion systems (Li + , Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ ) reveal that Nb 2 Mo 3 O 14 exhibits superior storage performance specifically for NH 4 + ions with a near‐zero‐strain characteristic. In ammonium acetate electrolyte, Nb 2 Mo 3 O 14 electrode delivers a high specific capacity of 210.9 mAh g −1 , at a current density of 0.2 A g −1 , accompanied by an exceptional capacity retention of 88.9% after 14,000 cycles at 1 A g −1 . Furthermore, experimental and theoretical results demonstrate that the promotion of NH 4 ⁺ storage under hydrogen bond chemistry is dependent on the matched size of the tunnels. The relatively weak hydrogen bonds promote the efficient motion of bulky NH 4 + in 3D tunneled Nb 2 Mo 3 O 14 . These findings highlight 3D tunnel‐like binary transition metal oxides as valuable models for high‐performance ammonium‐ion storage, paving the way for the development of advanced AAIBs.
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