Insights into complexing effects in acetate-based Zn-MnO2 batteries and performance enhancement by all-round strategies

电解质 材料科学 阳极 氧化还原 化学工程 水溶液 阴极保护 纳米技术 电极 化学 冶金 有机化学 物理化学 工程类
作者
Zhexuan Liu,Yongqiang Yang,Bingan Lu,Shuquan Liang,Hong Jin Fan,Jiang Zhou
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:52: 104-110 被引量:50
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.07.043
摘要

Aqueous Zn-MnO2 batteries with Mn2+/MnO2 conversion reaction have attracted enormous attentions in these years, in which the proposal of acetate-based electrolyte further boosts the redox chemistry and achieves the two-electron reaction with mitigated anode corrosion. However, the lower redox potential, the generation of dead MnO2, and MnO2 suspension in acetate-based Zn-MnO2 batteries inhibit their commercialization. Herein, the acetate-based electrolyte is optimized by introducing electrolyte modification and manageable Cr2+/Cr3+ reaction, contributing to higher cathodic potential and longer lifetime. Additionally, the dead MnO2 with incompact morphology is found to facilitate the further deposition in the initial stage. Based on the above discussions, we proposed the all-round optimizations, which additionally include a pre-cycling process and a simple ultrasonic treatment, achieving a triple lifetime and the record-large accumulated capacity of 10 Ah cm−2 with the power density higher than 75 mW cm−2. Moreover, the sources of the above issues and their relations to complexing effects are elaborated. This work may be instructive and pioneering for the future development of complexes-based Zn-MnO2 batteries.
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