MOF-derived Zn/Co co-doped MnO/C microspheres as cathode and Ti3C2@Zn as anode for aqueous zinc-ion full battery

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作者
Kaisheng Sun,Yunfei Shen,Jun Min,Jianxiang Pang,Yang Zheng,Tiantian Gu,Gang Wang,Long Chen
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:454: 140394-140394 被引量:77
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.140394
摘要

• Zn/Co co-doped MnO/C is prepared by ZnCoMn-BTC; • Ti 3 C 2 Cl 2 helps the construction of dendrite-free zinc anode; • ZnCo-MnO/C//Ti 3 C 2 @Zn full cell has excellent cycle stability. Mn-based aqueous zinc ion batteries (AZIBs) are promising energy storage devices due to its low cost and high performance. However, Jahn–Teller effect of discharge process and Mn 2+ dissolution restricts its practical application. Herein, we report a Zn/Co co-doped MnO/C (ZnCo-MnO/C) derived from metal organic framework (MOF) with high specific capacity and cyclic stability, which benefits from the synergistic effect of Zn/Co ions. The doping of Zn ions improves the low specific capacity of MnO in the initial activation process, and Co ions can effectively inhibit the Jahn–Teller effect of discharge products and enhance the structural stability. The synergistic effect of Zn/Co co-doped further enhances the conductivity and ion diffusion rate of MnO. In addition, the interface protection layer of the zinc anode is constructed by Ti 3 C 2 Cl 2 (Ti 3 C 2 @Zn), which can effectively inhibit dendrite growth and further improve the cycle life of AZIBs. Specifically, the assembled ZnCo-MnO/C//Ti 3 C 2 @Zn full battery has a specific capacity of 428.9 mAh·g -1 at 0.1 A·g -1 . With 3000 cycles at 3.0 A·g -1 , the capacity retention rate is 98.7 %. This work emphasizes the significance of co-doped on the electronic structure of MOF derived MnO/C for efficient AZIBs.
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