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电压诱导的晶格收缩使水系锌电池中的 MnO2 正极具有出色的循环稳定性
Energy Storage Materials ( IF 18.9 ) Pub Date : 2023-01-30 , DOI: 10.1016/j.ensm.2023.01.041 Yaozhi Liu , Zengming Qin , Xianpeng Yang , Jie Liu , Xiao-Xia Liu , Xiaoqi Sun
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更新日期:2023-02-02
Energy Storage Materials ( IF 18.9 ) Pub Date : 2023-01-30 , DOI: 10.1016/j.ensm.2023.01.041 Yaozhi Liu , Zengming Qin , Xianpeng Yang , Jie Liu , Xiao-Xia Liu , Xiaoqi Sun
MnO 2正极在水系锌电池中的循环稳定性高度依赖于电解液中的Mn 2+添加剂。在此,我们展示了 α-MnO 2的电压诱导晶格收缩机制,以实现 Mn 2+的稳定循环游离电解质。分析表明,在以 1.8 V 顶电压截止循环时,电化学惰性部分的积累是造成容量衰减的主要原因,而活性材料不可逆溶解的贡献较小。随着电压限制扩展到 2.2 V 和初始充电期间的电压保持过程,非活性部分被激活以进行可逆的双电子转移反应。进一步的研究表明,高压会引起原始晶格的收缩。它稳定进入的结构水并增强 Mn 释放。同时,产生更多的氧空位,这也导致晶格中Mn结合的减弱。因此,MnO 2达到323 mAh g -1在 3 M ZnSO 4的 Mn 2+游离电解质中,在 0.1 A g −1下超过 300 个循环(>1800 小时)的容量保持率为 94.6% 。这项工作为实现锌电池中MnO 2正极的稳定循环提供了一条有效途径。
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