Unveiling performance evolution mechanisms of MnO2 polymorphs for durable aqueous zinc-ion batteries

双锰矿 材料科学 溶解 水溶液 插层(化学) 降级(电信) 化学工程 亚稳态 离子 阴极 无机化学 冶金 物理化学 化学 氧化锰 有机化学 工程类 电信 计算机科学
作者
Yanxin Liao,Haichao Chen,Chun Cheng Yang,Rui Li,Zhiwei Peng,Haijie Cao,Kuikui Wang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:44: 508-516 被引量:93
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2021.10.039
摘要

MnO2-based aqueous Zn-ion batteries (ZIBs) hold great promising for large-scale energy storage applications owing to their safe and sustainable nature. However, rapid capacity decay under high depth of discharge limits the applications of MnO2 cathodes. In the meantime, the reaction chemistry and degradation process of MnO2 cathodes cannot be fully understood, leading to improvement of their cycling stability lacks of robust methods. Herein, ZIB performances of MnO2 polymorphs are investigated to disclose their detailed reaction chemistry and degradation mechanisms. Ex situ characterizations at different cycles exhibit evolution of active materials (original MnO2→Mn2+→birnessite→ZnMn2O4/Mn3O4) and coexisted reactions from co-insertion, dissolution/deposition and chemical conversion mechanisms. Variational contributions from these intermediate products and different reaction mechanisms cause fluctuated performance during cycling. Initial performance activation is from enhanced activity of birnessite, while the degradation is caused by its conversion to electrochemically inactive ZnMn2O4 and Mn3O4. By optimizing tunnel structures, it is found that R-MnO2 shows low manganese dissolution with its reaction mainly achieved by intercalation/extraction of Zn2+/H+, and theoretical calculations verify its low Jahn-Teller distortion at discharged state. This specific property circumvents conversion of R-MnO2 to metastable birnessite, giving rise to a stable capacity under high depth of discharge.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
qq完成签到 ,获得积分10
刚刚
祖之微笑发布了新的文献求助10
刚刚
Mike001发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
JJJJJJJJJJJ完成签到,获得积分10
1秒前
Mike001发布了新的文献求助10
2秒前
半江完成签到,获得积分10
3秒前
Mike001发布了新的文献求助10
3秒前
dwj完成签到,获得积分20
4秒前
所所应助HUA采纳,获得10
7秒前
huahua完成签到 ,获得积分10
8秒前
lei.qin完成签到,获得积分10
9秒前
独特的姝关注了科研通微信公众号
10秒前
刘66完成签到,获得积分10
11秒前
Joey完成签到,获得积分20
11秒前
hatchet完成签到,获得积分0
13秒前
李爱国应助hhw采纳,获得10
16秒前
wmm20035完成签到,获得积分10
17秒前
20秒前
sevten完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
科研钓鱼佬完成签到,获得积分10
22秒前
999完成签到,获得积分10
23秒前
甜甜秋完成签到 ,获得积分10
23秒前
疯狂老马完成签到,获得积分10
23秒前
淡然依柔发布了新的文献求助20
24秒前
经竺举报yu2618求助涉嫌违规
24秒前
东华发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
老姚发布了新的文献求助10
24秒前
bird应助古德毛宁采纳,获得20
24秒前
逸一发布了新的文献求助10
27秒前
打打应助胡大嘴先生采纳,获得10
28秒前
29秒前
29秒前
东华完成签到,获得积分10
32秒前
希望天下0贩的0应助zhengni采纳,获得10
32秒前
书生也要读书完成签到,获得积分20
33秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
33秒前
高分求助中
The three stars each: the Astrolabes and related texts 1100
Sport in der Antike 800
De arte gymnastica. The art of gymnastics 600
Berns Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
Stephen R. Mackinnon - Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary (2023) 500
Sport in der Antike Hardcover – March 1, 2015 500
Psychological Warfare Operations at Lower Echelons in the Eighth Army, July 1952 – July 1953 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2431758
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2114879
关于积分的说明 5363492
捐赠科研通 1842795
什么是DOI,文献DOI怎么找? 917099
版权声明 561553
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 490629