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在 MnO2 中选择性和赝电容性 Zn 离子插入的高能稳定低温 Zn-MnO2 水系电池
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2022-03-25 , DOI: 10.1002/adma.202201510
Siyuan Gao 1, 2 , Bomin Li 1, 2 , Haiyan Tan 3 , Fan Xia 1 , Olusola Dahunsi 1 , Wenqian Xu 4 , Yuzi Liu 5 , Rongyue Wang 2 , Yingwen Cheng 1
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实际应用中水系 Zn-MnO 2电池面临的一个主要挑战是其在冰点以下的性能无法接受。这里描述了使用简单的 Zn(ClO 4 ) 2水性电解质用于全天候 Zn-MnO 2电池,甚至低至 -60 °C。对称的、庞大的 ClO 4 -阴离子有效地破坏了水分子之间的氢键,即使在冷冻时也能提供固有的离子扩散,并在 -30 °C 下在 MnO 2阴极上实现 ≈260 mAh g -1 。已确定低于冰点的循环将 MnO 2正极上的反应机制从不稳定的 H +插入主要是赝电容性Zn 2+插入,这将MnO 2纳米纤维转化为复杂的锌化MnO x,这些MnO x 在很大程度上是无序的并且看起来像皱巴巴的纸片。-30 °C 下的 Zn 2+插入比 20 °C 下更快且更稳定,并且在没有 Mn 2+添加剂的情况下在 1000 次循环中提供约 80% 的容量保持率。此外,简单的 Zn(ClO 4 ) 2电解质还可以在 -30 °C 下实现几乎完全可逆且无枝晶的 Zn 负极,库仑效率约为 98%。经实验验证的单位能量密度为 148 Wh kg -1的Zn-MnO 2原型进一步证明了负正比为 1.5 和电解质与容量比为 2.0。



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更新日期:2022-03-25
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