Electrochemically Induced Structural Transformation in a γ-MnO2 Cathode of a High Capacity Zinc-Ion Battery System

阴极 尖晶石 电化学 介孔材料 材料科学 氧烷 退火(玻璃) 电池(电) 化学工程 电极 冶金 化学 光谱学 物理化学 工程类 功率(物理) 催化作用 物理 量子力学 生物化学
作者
Muhammad Hilmy Alfaruqi,Vinod Mathew,Jihyeon Gim,Sungjin Kim,Jinju Song,Joseph Paul Baboo,Sun Hee Choi,Jaekook Kim
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:27 (10): 3609-3620 被引量:964
标识
DOI:10.1021/cm504717p
摘要

In the present study, an in-depth investigation on the structural transformation in a mesoporous γ-MnO2 cathode during electrochemical reaction in a zinc-ion battery (ZIB) has been undertaken. A combination of in situ Synchrotron XANES and XRD studies reveal that the tunnel-type parent γ-MnO2 undergoes a structural transformation to spinel-type Mn(III) phase (ZnMn2O4) and two new intermediary Mn(II) phases, namely, tunnel-type γ-ZnxMnO2 and layered-type L-ZnyMnO2, and that these phases with multioxidation states coexist after complete electrochemical Zn-insertion. On successive Zn-deinsertion/extraction, a majority of these phases with multioxidation states is observed to revert back to the parent γ-MnO2 phase. The mesoporous γ-MnO2 cathode, prepared by a simple ambient temperature strategy followed by low-temperature annealing at 200 °C, delivers an initial discharge capacity of 285 mAh g–1 at 0.05 mA cm–2 with a defined plateau at around 1.25 V vs Zn/Zn2+. Ex situ HR-TEM studies of the discharged electrode aided to identify the lattice fringe widths corresponding to the Mn(III) and Mn(II) phases, and the stoichiometric composition estimated by ICP analysis appears to be concordant with the in situ findings. Ex situ XRD studies also confirmed that the same electrochemical reaction occurred on repeated discharge/charge cycling. Moreover, the present synthetic strategy offers solutions for developing cost-effective and environmentally safe nanostructured porous electrodes for cheap and eco-friendly batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
南宫连虎发布了新的文献求助30
刚刚
chausson发布了新的文献求助50
刚刚
刚刚
1秒前
南城发布了新的文献求助20
1秒前
luluw发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
Quick发布了新的文献求助10
4秒前
wenti发布了新的文献求助10
4秒前
wenti发布了新的文献求助10
4秒前
wenti发布了新的文献求助10
4秒前
wenti发布了新的文献求助10
5秒前
wenti发布了新的文献求助10
5秒前
我爱学习发布了新的文献求助10
5秒前
wenti发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
wenti发布了新的文献求助10
5秒前
wenti发布了新的文献求助10
5秒前
wenti发布了新的文献求助10
5秒前
wenti发布了新的文献求助10
5秒前
wenti发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
wenti发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
完美的翼应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
123晨+发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
molihuakai应助科研通管家采纳,获得50
7秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
高分求助中
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
Cronologia da história de Macau 5000
Merrill's Atlas of Radiographic Positioning and Procedures - 3-Volume Set, 16th Edition 2000
Organic Reactions, Volume 118 1000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7139744
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8787908
关于积分的说明 18577282
捐赠科研通 6728279
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3155271
关于科研通互助平台的介绍 2282619
邀请新用户注册赠送积分活动 2129692