High performance of Mn-doped VO2 cathode for aqueous zinc-ion batteries: An insight into Zn2+ storage mechanism

电化学 阴极 掺杂剂 密度泛函理论 兴奋剂 材料科学 电极 水溶液 离子 化学 电流密度 化学工程 无机化学 冶金 光电子学 计算化学 工程类 物理化学 有机化学 物理 量子力学
作者
Shiyao Deng,Hong Li,Bohong Chen,Zijie Xu,Yu Jiang,Chuanhua Li,Wei Xiao,Xuemin Yan
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:452: 139115-139115 被引量:52
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.139115
摘要

VO2 (B), as a potential cathode of aqueous zinc-ion batteries (AZIBs), suffers from its intrinsic inferior electrical conductivity. Herein, Mn-doping VO2 (MnVO) has been designed to modify its electronic structure, and thus improve the Zn2+ storage performance. The obtained MnVO electrode exhibits an excellent electrochemical performance at the current density of 5 A/g, especially after 2000 cycles, giving advanced capacity retention of 80.7 % within 10,000 cycles. Density functional theory (DFT) and experiment data demonstrate this superior electrochemical performance can be attributed to the in-situ generated Mn-doped Zn0.25V2O5·nH2O (ZnVO) which might arise from the changed electron density introduced by Mn-dopant. The as-produced ZnVO possesses a bilayer structure with a large interlayer spacing of 11.55 Å facilitating the increase of Zn2+ dynamics and the number of active-site for Zn2+ storage. The results bring a new prospect to design and manufacturing high electrochemical performance vanadium-based cathode for AZIBs.
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