Construction of Novel Hierarchical Honeycomb-Like Mn3O4 MnO2 Core-Shell Architecture with High Voltage for Advanced Aqueous Zinc-Ion Batteries

材料科学 阴极 电化学 水溶液 电池(电) 储能 纳米复合材料 化学工程 纳米技术 电极 复合材料 电气工程 化学 功率(物理) 物理 物理化学 量子力学 工程类
作者
Liangjun Gong,Yibo Zhang,Zhihua Li
出处
期刊:Journal of The Electrochemical Society [Institute of Physics]
卷期号:169 (4): 040519-040519 被引量:16
标识
DOI:10.1149/1945-7111/ac638d
摘要

Rechargeable aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) are considered as potential secondary battery technology for grid-scale energy storage system due to its reliable safety and low cost. However, limited cathode materials with superior rate capability and cyclic performance is still the main bottleneck restricting its further development. Herein, a hierarchical honeycomb-like Mn 3 O 4 @MnO 2 core–shell architecture is proposed as the robust cathode material for ZIBs for the first time. The electrochemically active MnO 2 and the honeycomb-like nanocomposite particles are beneficial to fast ion transport and storage, moreover, the encapsulated MnO 2 shell can function as the buffer to suppress the volume expansion of the active material, ultimately enhancing the reaction kinetics and electrochemical performance of the Mn 3 O 4 @MnO 2 . Significantly, the Mn 3 O 4 @MnO 2 nanocomposite delivers a high discharge capacity of 165 mAh g −1 at a high current density of 2 A g −1 , which is almost two times as high as the pure Mn 3 O 4 (87 mAh g −1 ). The capacity retention (76.3% after 600 cycles at 1 A g −1 ) is also superior to the Mn 3 O 4 cathode (48.7%). Furthermore, the Zn//Mn 3 O 4 @MnO 2 battery possesses a 1.83V-high open-circuit voltage. These ideal results suggest that the hierarchical honeycomb-like Mn 3 O 4 @MnO 2 core–shell composite is a promising cathode material for high-performance aqueous ZIBs.
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