Modulating selective interaction of NiOOH with Mg ions for high-performance aqueous batteries

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作者
Bing He,Ying Ling,Zhixun Wang,Wenbin Gong,Zhe Wang,Yanting Liu,Tianzhu Zhou,Ting Xiong,Shuai Wang,Yonggang Wang,Qingwen Li,Qichong Zhang,Lei Wei
出处
期刊:eScience [Elsevier]
卷期号:4 (5): 100293-100293 被引量:52
标识
DOI:10.1016/j.esci.2024.100293
摘要

Aqueous Mg-ion batteries (AMIBs) featuring advantages of good safety, low cost, and high specific energy have been recognized as a promising energy-storage technology. However, the performance of AMIBs is consistently limited by sluggish diffusion kinetics and structural degradation of cathode materials arising from the strong electrostatic interactions between high-charge-density Mg2+ and host materials. Here, layered-structured NiOOH, as traditional cathodes for alkaline batteries, is initially demonstrated to realize proton-assisted Mg-(de)intercalation chemistry with a high discharge platform (0.57 V) in neutral aqueous electrolytes. Benefiting from the unique core/shell structure, the resulting NiOOH/CNT cathodes achieve a high capacity of 122.5 mAh g−1 and long cycle stability. Further theoretical calculations reveal that the binding energy of hydrated Mg2+ is higher than that of Mg2+ with NiOOH, resulting in that Mg2+ is easily intercalated/de-intercalated into/from NiOOH. Benefiting from the freestanding design, the assembled fiber-shaped “rocking-chair” NaTi2(PO4)3//NiOOH AMIB shows a high energy density and satisfactory mechanical flexibility, which could be woven into a commercial fabric and power for fiber-shaped photoelectric sensors.
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