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
jack1发布了新的文献求助10
2秒前
Titi完成签到 ,获得积分10
3秒前
5秒前
Arueliano完成签到,获得积分10
6秒前
splaker7发布了新的文献求助10
7秒前
melo完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
无情的聪健应助yunmm采纳,获得20
9秒前
香蕉钻石发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
雪白曼文发布了新的文献求助10
11秒前
FBI汪宁完成签到,获得积分10
11秒前
活泼迎天发布了新的文献求助10
11秒前
科研通AI6.2应助机智书本采纳,获得10
12秒前
大模型应助ma化疼没木采纳,获得10
12秒前
执着易绿发布了新的文献求助10
12秒前
传统的丹雪完成签到 ,获得积分10
12秒前
爆米花应助xrima采纳,获得10
12秒前
jade完成签到,获得积分10
13秒前
鉴湖发布了新的文献求助10
14秒前
天天快乐应助糖炒栗子采纳,获得10
14秒前
Owen应助Li采纳,获得10
15秒前
SciGPT应助Amelia采纳,获得10
15秒前
爆米花应助新先生采纳,获得10
15秒前
Lny发布了新的文献求助10
17秒前
极乐鸟完成签到,获得积分10
17秒前
背包客发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
18秒前
18秒前
馍馍完成签到 ,获得积分10
19秒前
jack1完成签到,获得积分10
19秒前
隐形曼青应助细腻的音响采纳,获得10
20秒前
小小牛马应助Raftaar采纳,获得10
21秒前
852应助文艺寻桃采纳,获得10
21秒前
22秒前
Leo完成签到 ,获得积分10
22秒前
tupos完成签到,获得积分10
22秒前
大模型应助郭雪祺采纳,获得10
23秒前
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 7319982
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8935664
关于积分的说明 18942931
捐赠科研通 6978457
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214430
关于科研通互助平台的介绍 2382323
邀请新用户注册赠送积分活动 2193521