Graphene Scroll‐Coated α‐MnO2 Nanowires as High‐Performance Cathode Materials for Aqueous Zn‐Ion Battery

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作者
Buke Wu,Guobin Zhang,Mengyu Yan,Tengfei Xiong,Pan He,Liang He,Xu Xu,Liqiang Mai
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:14 (13) 被引量:689
标识
DOI:10.1002/smll.201703850
摘要

The development of manganese dioxide as the cathode for aqueous Zn-ion battery (ZIB) is limited by the rapid capacity fading and material dissolution. Here, a highly reversible aqueous ZIB using graphene scroll-coated α-MnO2 as the cathode is proposed. The graphene scroll is uniformly coated on the MnO2 nanowire with an average width of 5 nm, which increases the electrical conductivity of the MnO2 nanowire and relieves the dissolution of the cathode material during cycling. An energy density of 406.6 Wh kg-1 (382.2 mA h g-1 ) at 0.3 A g-1 can be reached, which is the highest specific energy value among all the cathode materials for aqueous Zn-ion battery so far, and good long-term cycling stability with 94% capacity retention after 3000 cycles at 3 A g-1 are achieved. Meanwhile, a two-step intercalation mechanism that Zn ions first insert into the layers and then the tunnels of MnO2 framework is proved by in situ X-ray diffraction, galvanostatic intermittent titration technique, and X-ray photoelectron spectroscopy characterizations. The graphene scroll-coated metallic oxide strategy can also bring intensive interests for other energy storage systems.
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