pH buffer KH2PO4 boosts zinc ion battery performance via facilitating proton reaction of MnO2 cathode

电解质 阴极 电化学 溶解 电池(电) 质子 滴定法 锰 化学 锌 化学工程 无机化学 电极 材料科学 分析化学(期刊) 色谱法 工程类 物理化学 功率(物理) 有机化学 物理 量子力学
作者
Wenbao Liu,Mengting Chen,Danyang Ren,Jiajia Tang,Jianchao Sun,Xiaoyu Zhang,Baozheng Jiang,Fuyi Jiang,Feiyu Kang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:657: 931-941 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.12.030
摘要

Zinc-ion batteries (ZIBs) are rapidly emerging as safe, cost-effective, nontoxic, and environmentally friendly energy storage systems. However, mildly acidic electrolytes with depleted protons cannot satisfy the huge demand for proton reactions in MnO2 electrodes and also cause several issues in ZIBs, such as rapidly decaying cycling stability and low reaction kinetics. Herein, we propose a pH-buffering strategy in which KH2PO4 is added to the electrolyte to overcome the problems caused by low proton concentrations. This strategy significantly improves the rate and cycle stability performance of zinc-manganese batteries, delivering a high capacity of 122.5 mAh/g at a high current density of 5 A/g and enabling 9000 cycles at this current density, with a remaining capacity of 70 mAh/g. Ex-situ X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses confirmed the generation/dissolution of Zn3PO4·4H2O and Zn4(OH)6(SO4)·5H2O, byproducts of buffer products and proton reactions. In-situ pH measurements and chemical titration revealed that the pH change during the electrochemical process can be adjusted to a low range of 2.2-2.8, and the phosphate distribution varies with the pH range. Those results reveal that H2PO4- provides protons to the cathode through the chemical balance of HPO42-, HPO42-, and Zn3PO4·4H2O. This study serves as a guide for studying the influences and mechanisms of buffering additives in Zn-MnO2 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
阮成龍完成签到,获得积分10
刚刚
西洛发布了新的文献求助10
1秒前
守望完成签到,获得积分10
1秒前
娜娜子欧完成签到,获得积分10
1秒前
Hc完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
Zllu发布了新的文献求助10
2秒前
小熊发布了新的文献求助80
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
NINISO完成签到,获得积分10
3秒前
江江发布了新的文献求助30
4秒前
yglove发布了新的文献求助10
4秒前
Echo完成签到,获得积分10
4秒前
GMM完成签到,获得积分10
4秒前
电致阿光完成签到,获得积分0
4秒前
勤奋小张发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
Yuki酱完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
Ken完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
9秒前
斯文败类的应助被hallo采纳,获得10
9秒前
一支欣母沛完成签到,获得积分10
9秒前
chen发布了新的文献求助10
9秒前
暗影游侠发布了新的文献求助10
10秒前
好久不见完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
ba完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
kiki完成签到,获得积分10
10秒前
我真服了发布了新的文献求助10
10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
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Challenging Attachment Theory 600
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8138984
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9539385
关于积分的说明 21635473
捐赠科研通 7723161
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3420700
关于科研通互助平台的介绍 2545929
邀请新用户注册赠送积分活动 2462654