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:885
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
压力是多的完成签到,获得积分10
刚刚
如意板栗发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
可是完成签到 ,获得积分10
6秒前
9秒前
9秒前
9秒前
11秒前
11秒前
Ode发布了新的文献求助10
11秒前
honest完成签到,获得积分10
14秒前
樊书雪完成签到,获得积分10
14秒前
大牛顿完成签到,获得积分10
14秒前
Jonah完成签到,获得积分20
14秒前
晴烟ZYM发布了新的文献求助30
15秒前
milk完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
orixero应助彪壮的机器猫采纳,获得50
15秒前
问筠发布了新的文献求助10
16秒前
ding应助1601929058x采纳,获得10
16秒前
16秒前
叶春曼完成签到,获得积分10
16秒前
杨可言完成签到,获得积分10
16秒前
iiiyyy完成签到,获得积分10
16秒前
Ruyii发布了新的文献求助10
17秒前
杜兰特发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
SAXA完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
20秒前
打打应助淡淡听枫采纳,获得10
20秒前
20秒前
Akim应助情殇采纳,获得10
21秒前
小男孩发布了新的文献求助10
21秒前
微风打了烊完成签到,获得积分10
22秒前
水木应助如意板栗采纳,获得10
22秒前
英姑应助玉玉采纳,获得10
22秒前
个性的人英完成签到,获得积分20
23秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 370
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
Aktuelle Entwicklungen in der linguistischen Forschung 300
Current Perspectives on Generative SLA - Processing, Influence, and Interfaces 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3992229
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3533231
关于积分的说明 11261619
捐赠科研通 3272656
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1805867
邀请新用户注册赠送积分活动 882720
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 809452