Crystal plane induced in-situ electrochemical activation of manganese-based cathode enable long-term aqueous zinc-ion batteries

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作者
Yuxin Gao,Jiang Zhou,Liping Qin,Zhenming Xu,Zhexuan Liu,Liangbing Wang,Xinxin Cao,Guozhao Fang,Shuquan Liang
出处
期刊:Green Energy & Environment [Elsevier]
卷期号:8 (5): 1429-1436 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.gee.2022.02.009
摘要

Rapid capacity decay and sluggish reaction kinetics are major barriers hindering the applications of manganese-based cathode materials for aqueous zinc-ion batteries. Herein, the effects of crystal plane on the in-situ transformation behavior and electrochemical performance of manganese-based cathode is discussed. A comprehensive discussion manifests that the exposed (100) crystal plane is beneficial to the phase transformation from tunnel-structured MnO2 to layer-structured ZnMn3O7·3H2O, which plays a critical role for the high reactivity, high capacity, fast diffusion kinetics and long cycling stability. Additionally, a two-stage zinc storage mechanism can be demonstrated, involving continuous activation reaction and phase transition reaction. As expected, it exhibits a high capacity of 275 mAh g−1 at 100 mA g−1, a superior durability over 1000 cycles and good rate capability. This study may open new windows toward developing advanced cathodes for ZIBs, and facilitate the applications of ZIBs in large-scale energy storage system.
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