Improved Mn 4+ /Mn 2+ Contribution in High‐Voltage Zn–MnO 2 Batteries Enabled by an Al 3+ ‐Ion Electrolyte

电解质 材料科学 电化学 插层(化学) 电池(电) 电容 离子 储能 电流密度 超级电容器 分析化学(期刊) 化学工程 电极 无机化学 物理化学 化学 热力学 物理 色谱法 量子力学 工程类 功率(物理) 有机化学
作者
Xingqi Chang,Jesús Chacón‐Borrero,Jian Ku Shang,Ke Xiao,Guillem Montaña‐Mora,Karol Viviana Mejía‐Centeno,Xuan Lu,Ao Yu,Jing Yu,Xiaolong Zhou,Sarayut Tunmee,Pinit Kidkhunthod,Changcai Cui,Junshan Li,Yongbing Tang,Paulina R. Martínez‐Alanis,Jordi Arbiol,Andreu Cabot
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (48) 被引量:15
标识
DOI:10.1002/aenm.202402584
摘要

Abstract Rechargeable aqueous Zn–MnO 2 batteries are attracting attention as a cost‐effective and safe energy storage solution, but their commercialization faces challenges due to limited stability, output voltage, and energy density. Herein, a hybrid‐ion Zn–MnO 2 system with enhanced Mn 4+ /Mn 2+ electrochemical contribution is introduced using an Al 3+ ‐based electrolyte. Compared with conventional Zn 2+ electrolytes, the hybrid Al 3+ /Zn 2+ cell offers higher output voltage of 1.75 V, capacities up to 469 mAh g −1 , and outstanding energy densities up to ≈730 Wh kg −1 at 0.3 A g −1 . Besides, the Al 3+ ‐enabled Zn–MnO 2 battery shows 100% capacity and energy density retention after 10,000 cycles at 2 A g −1 . Even at a high mass–loading of 6.2 mg cm −2 , a capacity of ≈200 mAh g −1 is maintained for over 100 cycles. This outstanding performance is related to the contribution of different intercalation and reaction mechanisms, as proved by the combination of electrochemical analysis and ex‐situ x ‐ray diffraction characterization of the cells at different discharge stages. Al 3+ ions, as Lewis strong acid, contribute to capacity in two significant ways: through a highly reversible intercalation/de‐intercalation that substantially boosts capacitance at low current rates, and promoting the Mn 4+ /Mn 2+ reaction aided by H + that dominates the capacitance at higher current rates. Overall, this work demonstrates a practical Zn–MnO 2 battery with a high potential for low‐cost stationary energy storage habilitated by multiple ion co‐intercalation.
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
2秒前
王敏发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
5秒前
6秒前
雨齐完成签到,获得积分10
6秒前
邪修发布了新的文献求助10
7秒前
zmm1发布了新的文献求助10
7秒前
朕是大皇帝完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
仙人掌完成签到,获得积分20
9秒前
小仓鼠发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
高兴大白菜真实的钥匙完成签到 ,获得积分10
9秒前
顾矜应助老实的幻天采纳,获得10
10秒前
AAA发布了新的文献求助10
10秒前
季节完成签到,获得积分10
11秒前
v0id应助seashell采纳,获得10
12秒前
Owen应助朕是大皇帝采纳,获得10
12秒前
miles发布了新的文献求助10
13秒前
ln发布了新的文献求助10
13秒前
我来何忧发布了新的文献求助10
15秒前
hyl发布了新的文献求助100
16秒前
昏睡的人完成签到 ,获得积分10
17秒前
Yuyu完成签到 ,获得积分10
17秒前
zhangdoudou发布了新的文献求助20
18秒前
cc发布了新的文献求助10
19秒前
25秒前
淡定绮波发布了新的文献求助10
25秒前
GYR应助黑巧菠萝包采纳,获得10
26秒前
hxzcell完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
27秒前
28秒前
共享精神应助max采纳,获得10
28秒前
29秒前
30秒前
星河发布了新的文献求助10
32秒前
windz发布了新的文献求助10
32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
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
Atlas of Aligner Treatment and Planning A Case-Based Approach 1000
Rocket Propulsion Elements, 10th Edition 800
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
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 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7450747
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9049022
关于积分的说明 19290831
捐赠科研通 7075434
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3240863
关于科研通互助平台的介绍 2406846
邀请新用户注册赠送积分活动 2225270