Enhancing Intrinsic Reactivity and Durability of Zn‐Doped Cobalt Carbonate Hydroxide via d‐ d Interaction Modulation for Alkaline Zinc Batteries

材料科学 氧化还原 阴极 反应性(心理学) 化学工程 氢氧化物 兴奋剂 密度泛函理论 水溶液 无机化学 化学 物理化学 光电子学 冶金 计算化学 病理 替代医学 工程类 医学
作者
Jinhao Xie,Qiyu Liu,Songkai Li,Siyu Cai,Yi Wang,Zishou Zhang,Dong Wang,Xihong Lu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (2) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202510065
摘要

Abstract The development of high‐performance cathodes for aqueous alkaline Zn//Co batteries (AAZBs) is hindered by the limited intrinsic reactivity and poor cycling stability of cobalt‐based materials. Herein, a Zn‐doping strategy is proposed to tailor the d – d interaction in cobalt carbonate hydroxide (CCH), effectively modulating the spin state of Co species from high spin (HS) to intermediate spin (IS). This electronic structure engineering optimizes the redox activity of Co sites while suppressing parasitic oxygen evolution reactions (OER). The resulting Zn‐doped CCH (ZCCH) cathode delivers an ultrahigh areal capacity of 1.52 mAh cm −2 at 2 mA cm −2 , outperforming pristine CCH (0.97 mAh cm −2 ) and state‐of‐the‐art cathodes. Remarkably, ZCCH exhibits superior durability with 88.4% capacity retention after 4500 cycles at −20 °C and enhanced energy efficiency (83.7% vs 77.3% for CCH). When integrated into a practical pouch cell, the ZCCH//ZnO configuration achieves a cumulative capacity of 17 393 mAh over 366 h. Density functional theory (DFT) calculations reveal that Zn doping elevates the Co d‐band center, weakening the adsorption of OER intermediate and stabilizing the redox process. This work establishes a universal paradigm for designing durable and high‐efficiency cathodes via orbital‐level modulation, advancing the practical deployment of alkaline Zn‐based batteries.
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
刚刚
刚刚
下雨天睡个懒觉完成签到,获得积分10
刚刚
健忘访云发布了新的文献求助30
刚刚
英勇的蜡烛完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
奶油志之士完成签到,获得积分10
2秒前
小周发布了新的文献求助30
2秒前
xiaojitui发布了新的文献求助10
2秒前
Monster完成签到,获得积分10
3秒前
SciGPT应助锂电阳离子无序采纳,获得10
3秒前
leafye发布了新的文献求助20
3秒前
清脆凡波发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
搜集达人应助义气花生采纳,获得10
4秒前
5秒前
饭饭完成签到,获得积分10
5秒前
斜阳西下柳缠锦完成签到,获得积分10
5秒前
点墨发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
YC完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
夫茶饮发布了新的文献求助10
6秒前
zhangyuhong11完成签到,获得积分10
6秒前
希望天下0贩的0应助LilHJ采纳,获得10
6秒前
7秒前
chengsi完成签到 ,获得积分10
8秒前
思源应助迷人的雪糕采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
hahada完成签到,获得积分10
9秒前
星河应助罗钦采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
12秒前
科研通AI6.2应助braver采纳,获得30
12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
The anomeric effect 1314
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7737350
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9286694
关于积分的说明 20179444
捐赠科研通 7315253
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3305519
关于科研通互助平台的介绍 2457854
邀请新用户注册赠送积分活动 2315094