Traditional Electrochemical Zn2+ Intercalation/Extraction Mechanism Revisited: Unveiling Ion‐Exchange Mediated Irreversible Zn2+ Intercalation for the δ‐MnO2 Cathode in Aqueous Zn Ion Batteries

插层(化学) 电化学 材料科学 电极 阴极 水溶液 萃取(化学) 无机化学 离子交换 离子 化学工程 化学 物理化学 色谱法 工程类 有机化学
作者
Shuangshuang Cui,Dan Zhang,Yang Gan
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (7) 被引量:97
标识
DOI:10.1002/aenm.202302655
摘要

Abstract Rechargeable aqueous Zn/δ‐MnO 2 batteries are extensively investigated owing to the low cost, safety and eco‐friendliness. However, the charge storage mechanism of δ‐MnO 2 electrode is still in debate. In this paper, it is revealed that the Zn 2+ intercalation in δ‐MnO 2 electrode is an ion exchange process rather than the commonly‐conceived electrochemical process for the first time. Before the discharge/charge process, Zn 2+ irreversibly intercalates into the structure of δ‐MnO 2 . The ion‐exchange mediated irreversible Zn 2+ intercalation in δ‐MnO 2 has no contribution to the capacity of δ‐MnO 2 electrode during cycles. This study further reveals that the electrochemical H + intercalation/extraction, the electrodissolution of δ‐MnO 2 and the electrodissolution‐electrodeposition of vernadite dominate the charge storage process of δ‐MnO 2 electrode. These findings shed new light on the fundamental understanding for the reaction mechanism of δ‐MnO 2 electrode in aqueous batteries.
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