High-performance zinc-ion battery cathode enabled by deficient manganese monoxide/graphene heterostructures

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作者
Yixuan Guo,Zedong Zhao,Jiajia Zhang,Yicheng Liu,Bo Hu,Yixiang Zhang,Yuanhang Ge,Hongbin Lu
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier]
卷期号:411: 140045-140045 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2022.140045
摘要

Rechargeable aqueous zinc-ion battery (ZIB) with manganese-based cathode has attracted much attention in recent years. However, the electrochemical performance of ZIBs are limited by cathode materials. Herein, an accordion-like heterostructure of manganese monoxide uniformly grown between graphene layers (A-MnO/G) is developed for ZIB cathode. The covalent bonded graphene-MnO interphase facilitates the formation of vacancies/defects that result in a disordered phase of MnO, contributing to easy access for Zn2+ to abundant active sites. As a result, A-MnO/G-based ZIB delivers a high capacity of 398.5 mAh g−1 at 0.1 A g−1. Meanwhile, the battery exhibits 70% capacity retention after 2000 cycles at 3 A g−1. First principles calculations reveal that the heterostructures significantly lower the formation energy of oxygen vacancies which further lower the adsorption energy of Zn2+ to boost capacity. Furthermore, flexible transparent batteries assembled with A-MnO/G cathode demonstrate great potential for serving as power sources for practical use.
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