Hard‐Soft Acid‐Base Guided Interfacial Reinforcement of Inorganic Organic Hybrid Cathodes for High Performance Aqueous Zinc Ion Batteries

材料科学 阴极 法拉第效率 聚苯胺 保形涂层 水溶液 化学工程 涂层 聚合物 离子 金属 钢筋 电化学 混合材料 表面工程 表面改性 复合材料 水溶液中的金属离子 纳米技术 无机化学
作者
Yi-Xiang Wang,Yao Tong,Yi-Xiang Wang,Rongze Geng,Yuhan Wu,Peiru Wang,Zuoyi Xiao,Bita Farhadi,Hanying Wang,Qingda An,Kai Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (49) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.75834
摘要

ABSTRACT The interfacial incompatibility between inorganic metal oxides and polymers severely limits the utilization of hybrid cathodes in aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs). Herein, we propose a Cu 2+ ion mediated interfacial reinforcement strategy guided by the hard‐soft acid‐base principle to strengthen the interaction between α‐MoO 3 and polyaniline (PANI). The introduced borderline acidic Cu 2+ ions on the α‐MoO 3 surface provides effective anchoring sites for PANI through strong Cu‐N coordination, which accelerates the in‐situ growth of PANI, suppresses polymer self‐aggregation, thus enabling a uniform coating on MoO 3 nanorods. In addition, Cu 2+ incorporation selectively promotes the exposure of MoO 3 facets that are thermodynamically favorable for PANI adsorption, further enhancing interfacial compatibility. As such, the PANI loading is increased by 66.79%, forming a conformal shell structure on MoO 3 . The hybrid cathode exhibits suppressed proton penetration, mitigated parasitic reactions, accelerated zinc ion transport kinetics, and robust structural integrity. Consequently, the cathode delivers a high specific capacity of 397.20 mAh g − 1 at 0.2 A g − 1 and maintains 278.35 mAh g − 1 even at 10 A g − 1 . After 5000 cycles at 5.0 A g − 1 , it retains 98.95% of its initial capacity with Coulombic efficiency approaching unity (∼100%) in AZIBs. This work provides a general interfacial engineering strategy for constructing high performance hybrid electrodes.
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