Manganese charge redistribution induced by high-entropy charge compensation mechanism for aqueous potassium-ion batteries

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作者
Bingqiu Liu,Qi Zhang,Lingyu Zhang,Yong Xue,Lü Li,Chungang Wang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:66: 103221-103221 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103221
摘要

In aqueous batteries, Mn-based electrodes suffer from uncontrollable dissolution and Jahn-Teller distortion caused by the formation of Mn3+ during the charging process, resulting in poor cycling stability. Herein, the high-entropy charge compensation mechanism is applied to Mn-based cathode to induce manganese charge redistribution during charge/discharge process. Experimental characterization proves that Mn2+ in cathode has not been oxidized to the conventional Mn3+ upon charging but is in the valence state between +2 and +3 through the high-entropy charge compensation mechanism, while the suppressed Jahn-Teller distortion leads to a solid-solution reaction. Furthermore, the theoretical calculations reveal the robust and insoluble structure of the electrode and the fast K-ion diffusion in the crystal structure. With these advantages, the high-entropy cathode exhibits outstanding cycling performance over 2000 cycles in diluent electrolyte. This work provides a new strategy for Mn-based electrodes in aqueous batteries, which undergo dissolution and Jahn-Teller distortion.
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