Tailoring manganese coordination environment for a highly reversible zinc-manganese flow battery

电池(电) 材料科学 流量(数学) 化学 无机化学 冶金 物理 机械 量子力学 功率(物理)
作者
Yu Xiao,Yuxi Song,Ao Tang
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:507: 230295-230295 被引量:49
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2021.230295
摘要

Zinc-manganese flow batteries have drawn considerable attentions owing to its advantages of low cost, high energy density and environmental friendliness. On the positive carbon electrode, however, unstable MnO 2 depositions can be formed during oxidation through disproportionation reaction of Mn 3+ , which result in poor reversibility of Mn 2+ /MnO 2 and bring instability to Zn–Mn flow battery limiting its performance and further development. To tackle this issue, in this study, we reported a highly reversible Zn–Mn flow battery by employing EDTA-Mn as the positive electrolyte. In aqueous solutions, EDTA exhibits a strong ligand field for Mn 2+ from ab initio calculations, which proves to form bonds with Mn 2+ through carboxyl/amino groups and replace bonded waters in the solvation structure of Mn 2+ . Benefiting from the coordination effect of EDTA, both electrochemical and material characterizations demonstrate a highly reversible Mn 2+ /Mn 3+ redox reaction in EDTA-Mn, which effectively inhibits the disproportionation reaction of Mn 3+ without forming any deposited MnO 2 on carbon electrode. The constructed Zn–Mn flow cell adopting EDTA-Mn not only demonstrates excellent rate performance with a high CE over 95 % operated at 10–50 mA cm −2 , but also realizes a superior cycling stability over 300 cycles at 20 mA cm −2 affording 98 % CE and 75 % EE. • A highly reversible Zn–Mn RFB is proposed based on EDTA-Mn catholyte. • EDTA proves to form bonds with Mn 2+ through carboxyl and amino groups. • A highly reversible Mn 2+ /Mn 3+ redox reaction is proved in EDTA-Mn. • Disproportionation of Mn 3+ is completely inhibited in EDTA-Mn without forming MnO 2 . • The Zn–Mn cell using EDTA-Mn shows superior rate performance and cycling stability.
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
时间尘埃完成签到,获得积分10
2秒前
ikun完成签到 ,获得积分10
5秒前
是阿龙呀完成签到 ,获得积分10
5秒前
橙橙完成签到 ,获得积分10
5秒前
沉静的书南完成签到,获得积分10
7秒前
小小吴完成签到,获得积分10
10秒前
gyyy完成签到,获得积分10
10秒前
李爱国应助沉静的书南采纳,获得10
11秒前
玺青一生完成签到 ,获得积分10
12秒前
肉卷完成签到 ,获得积分10
13秒前
zzh完成签到 ,获得积分10
14秒前
kenny完成签到,获得积分10
17秒前
irisxiong完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
旺旺完成签到,获得积分10
19秒前
Rice完成签到,获得积分10
19秒前
liang19640908完成签到 ,获得积分0
22秒前
zzc完成签到,获得积分10
22秒前
NexusExplorer应助zzh采纳,获得10
23秒前
LBJ完成签到,获得积分10
26秒前
打打应助欧克采纳,获得10
26秒前
chenmeimei2012完成签到 ,获得积分10
29秒前
ding应助tszjw168采纳,获得10
30秒前
mhy完成签到 ,获得积分10
31秒前
YanKangLee12完成签到 ,获得积分10
32秒前
曾经的嘉熙完成签到 ,获得积分10
33秒前
39秒前
机灵石头完成签到,获得积分10
40秒前
40秒前
daomaihu发布了新的文献求助100
40秒前
烂漫的诗蕊完成签到,获得积分10
45秒前
50秒前
东都哈士奇完成签到,获得积分10
50秒前
50秒前
整齐成仁完成签到,获得积分10
50秒前
害羞的墨镜完成签到,获得积分10
51秒前
Paris7k完成签到 ,获得积分10
52秒前
Sylvia_J完成签到 ,获得积分10
52秒前
wzk完成签到,获得积分10
55秒前
慧子发布了新的文献求助10
55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
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
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 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7778444
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9318783
关于积分的说明 20366209
捐赠科研通 7365553
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3319210
关于科研通互助平台的介绍 2467170
邀请新用户注册赠送积分活动 2334659