This work explores polyanionic phosphate-type α-Zn3(PO4)2 (ZP) as a negative electrode in lithium-ion batteries. It has a high theoretical capacity of 278 mA h g−1. The crystal structure of ZP is elucidated, and Patterson's electron density profiling is performed to understand the possible site of lithiation. To address the polaron-driven electrical insulation common to phosphates, we use superficial carbon coating (ZP/C). Furthermore, the electrochemical analysis of ZP and ZP/C is performed to validate the half-cell performance and Li+ kinetics. ZP/C delivers a high capacity of 260 mA h g−1 at 0.1 C. The positive effect of carbon coating is evident from a 100-fold increase in lithium diffusion coefficient from the galvanostatic intermittent titration technique. In addition, temperature-driven capacity performance is analyzed at −10, 25, and 50 °C. Temperature gradient charge–discharge is performed between −10 and −5 °C, where the discharge capacity increases from 70 to 100 mA h g−1 at 1 C rate, extending the application toward low-temperature non-carbonaceous energy storage solutions.

中文翻译：

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Polaron 抑制 α-双磷酸三锌 （v） 作为锂离子电池的低电位聚阴离子负极


本工作探讨了聚阴离子磷酸盐型 α-Zn3（PO4）2 （ZP） 作为锂离子电池中的负极。它具有 278 mA h g-1 的高理论容量。阐明了 ZP 的晶体结构，并进行了帕特森电子密度分析以了解可能的锂化位点。为了解决磷酸盐常见的极化子驱动的电绝缘问题，我们使用了浅表碳涂层 （ZP/C）。此外，还对 ZP 和 ZP/C 进行了电化学分析，以验证半电池性能和 Li+ 动力学。ZP/C 在 0.1 C 下提供 260 mA h g−1 的高容量。碳涂层的积极效果从恒电流间歇滴定技术使锂扩散系数增加 100 倍中可以看出。此外，还分析了 −10、25 和 50 °C 下的温度驱动容量性能。 温度梯度充放电在 −10 °C 和 -5 °C 之间进行，其中放电容量在 1 C 倍率下从 70 mA h g-1 增加到 100 mA h g-1，将应用扩展到低温非碳储能解决方案。