High-Crystallinity MnO 2 with Enhanced Structural Integrity for Aqueous Zn 2+ Storage

热液循环 水溶液 电化学 材料科学 阴极 锰 化学工程 工作(物理) X射线吸收光谱法 结构完整性 化学 纳米技术 结构变化 原位 水热合成 吸收(声学) 电极 X射线晶体学
作者
Yunkai Xu,Qianwen Dong,Hongfei Zheng,Liguang Wang,Zhengfei Chen,Yang Hou,J J Lu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:18 (18): 26053-26060 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsami.5c21702
摘要

Manganese dioxide (MnO2) is a promising cathode material for aqueous zinc ion batteries (AZIBs) due to its high theoretical capacity and natural abundance. However, its practical application is hindered by severe structural degradation caused by Jahn–Teller distortion and dissolution in aqueous environments. Herein, we report high-crystallinity layered MnO2 synthesized via high-temperature calcination at 800 °C, in contrast to conventional low-temperature hydrothermal methods. The calcinated MnO2 (MnO2-cal) exhibits ordered lamellar morphologies with robust crystallinity and enhanced structural integrity, enabling a superior cycling stability even without Mn2+ electrolyte additives. Electrochemical tests reveal a reversible capacity of ∼135 mAh g–1 with negligible capacity fading. Detailed ex situ XRD and XAS characterizations confirm the highly reversible structural evolution and stable Mn–O coordination during electrochemical operations. This work sheds light on the structural design and synthesis routes of manganese oxides, offering a novel viewpoint on developing long-life AZIB cathodes beyond traditional hydrothermal synthesis.
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