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:952
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
orixero应助有猫采纳,获得10
刚刚
心灵美的白卉完成签到,获得积分10
刚刚
明理寇发布了新的文献求助10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
Zer完成签到,获得积分0
1秒前
1秒前
久顾南川完成签到 ,获得积分10
1秒前
max完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
3秒前
ding应助一棵树采纳,获得10
3秒前
3秒前
搜集达人应助77采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
奋斗的凡发布了新的文献求助10
4秒前
科研通AI6.1应助ttxxcdx采纳,获得10
5秒前
今后应助zeng采纳,获得10
5秒前
6秒前
大力的灵雁应助HJJHJH采纳,获得10
6秒前
大力的灵雁应助HJJHJH采纳,获得10
6秒前
Sienna完成签到,获得积分10
7秒前
自信南霜发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
8秒前
刘强发布了新的文献求助10
8秒前
6666发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
cyxismintgreen完成签到,获得积分10
8秒前
沉默乐安完成签到,获得积分10
8秒前
hyc发布了新的文献求助10
8秒前
充电宝应助喜喜采纳,获得10
8秒前
李爱国应助xixi采纳,获得10
8秒前
8秒前
达进完成签到,获得积分10
9秒前
善学以致用应助椋木采纳,获得10
10秒前
花肠完成签到,获得积分10
10秒前
传奇3应助温暖伟祺采纳,获得10
10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
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
Social Work and Social Welfare: An Invitation(7th Edition) 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6049350
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7837489
关于积分的说明 16263041
捐赠科研通 5194787
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2779623
邀请新用户注册赠送积分活动 1762833
关于科研通互助平台的介绍 1644831