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Defect Engineering via Copper Doping on Oxygen‐Deficient Manganese Oxide for Durable Aqueous Zinc‐Ion Battery

电化学 阴极 电池(电) 水溶液 无机化学 兴奋剂 材料科学 化学工程 电化学动力学 析氧 掺杂剂 化学 电极 冶金 光电子学 物理化学 功率(物理) 物理 量子力学 工程类
作者
Ningning Liang,Sun Xiao-yan,Lishan Qi,Shiyin Zhang,Lili Lin,Caifu Dong,Xiao Wang
出处
期刊:Energy technology [Wiley]
卷期号:10 (10) 被引量:12
标识
DOI:10.1002/ente.202200502
摘要

Aqueous Zn‐ion batteries (ZIBs) have triggered an astounding research surge because of their high safety, affordability, and impressive electrochemical properties. However, the smooth implementation of this promising technology is hindered by severe structural degradation and sluggish reaction kinetics of the cathode materials. Here, the defect engineering is demonstrated by the substitution doping of Cu 2+ in layered δ‐MnO 2 to boost the electrochemical reactivity for Zn‐ion storage. Benefited from the nanoscale morphology and oxygen‐deficient structural features, this Zn/MnO 2 battery is able to deliver a high reversible capacity of 296.8 mAh g −1 with a capacity retention of 94.9% over 120 cycles (at 0.1 A g −1 ) and a desirable energy density of 441 Wh kg −1 , as well as an ultra‐long cycle life up to 6000 cycles, which is also intensively associated with the facilitated Zn 2+ diffusion and charge transfer rates after the Cu 2+ dopants, based on the electrochemical kinetics analysis. The effortless but effective defect engineering arising from element doping can provide significant enlightenment to design high‐performance cathode materials for ZIBs.
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