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A new zinc-ion battery cathode with high-performance: Loofah-like lanthanum manganese perovskite

阴极 材料科学 电池(电) 电化学 钙钛矿(结构) 电解质 钾离子电池 化学工程 电极 插层(化学) 无机化学 磷酸钒锂电池 化学 冶金 物理化学 功率(物理) 工程类 物理 量子力学
作者
Tingting Zhu,Kai Zheng,Panpan Wang,Xinghong Cai,Xian Wang,Danmei Gao,Danmei Yu,Changguo Chen,Yuping Liu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:610: 796-804 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2021.11.138
摘要

Due to high safety and excellent rate performance, the aqueous Zn-ion battery is a promising energy storage battery for practical application. However, most manganese-based compounds suffer from poor cycling and rate performance. Herein, a new concept of Zn-ions battery is assembled with the loofah-like LaMnO3 perovskite as a novel cathode, achieving fast ion kinetics through the co-intercalation of Zn2+ and H+ cations. In this work, the Ni-doping strategy is adopted to improve the electrochemical performance of LaMnO3 perovskite as a cathode material for Zn-ion batteries. The resultant LaNixMn1-xO3 (x = 0.2) exhibits a superior capacity of 226 mAh g-1 after 80 cycles at 100 mA g-1 and high working voltages at 1.4 V and 1.26 V vs. Zn2+/Zn in the electrolyte of 2 M ZnSO4 + 0.2 M MnSO4. Even at 500 mA g-1, the new Zn/LaNixMn1-xO3 battery still delivers a discharge capacity of 113 mAh g-1 after 1000 cycles. At medium current density, the electrochemical process of the LaNixMn1-xO3 (x = 0.2) electrode is co-controlled by the solid diffusive and surface-capacitive process with a fast ion diffusion rate. The lanthanum manganese perovskite is a potential cathode material for Zn-ion batteries with long cycle performance and high rate cyclability. This work significantly opens up the way of perovskite materials as new cathodes for high-rate ZIBs.
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