Pre‐Intercalation of TMA Cations in MoS2 Interlayers for Fast and Stable Zinc Ion Storage

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作者
Diheng Xin,Xianchi Zhang,Zhanrui Zhang,Jie Sun,Qi Li,Xuexia He,Ruibin Jiang,Zong‐Huai Liu,Zhibin Lei
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (44): e2403050-e2403050 被引量:24
标识
DOI:10.1002/smll.202403050
摘要

Applications of aqueous zinc ion batteries (ZIBs) for grid-scale energy storage are hindered by the lacking of stable cathodes with large capacity and fast redox kinetics. Herein, the intercalation of tetramethylammonium (TMA+) cations is reported into MoS2 interlayers to expand its spacing from 0.63 to 1.06 nm. The pre-intercalation of TMA+ induces phase transition of MoS2 from 2H to 1T phase, contributing to an enhanced conductivity and better wettability. Besides, The calculation from density functional theory indicates that those TMA+ can effectively shield the interactions between Zn2+ and MoS2 layers. Consequently, two orders magnitude high Zn2+ ions diffusion coefficient and 11 times enhancement in specific capacity (212.4 vs 18.9 mAh g‒1 at 0.1 A g‒1) are achieved. The electrochemical investigations reveal both Zn2+ and H+ can be reversibly co-inserted into the MoS2-TMA electrode. Moreover, the steady habitat of TMA+ between MoS2 interlayers affords the MoS2-TMA with remarkable cycling stability (90.1% capacity retention after 2000 cycles at 5.0 A g‒1). These performances are superior to most of the recent zinc ion batteries assembled with MoS2 or VS2-based cathodes. This work offers a new avenue to tuning the structure of MoS2 for aqueous ZIBs.
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