通过结构工程来增强MnO2阴极材料中的双电子反应贡献,以便在水性电池中稳定循环
Yaozhi Liu1, Kuo Wang1, Xianpeng Yang1
1Department of Chemistry, Northeastern University, 3-11 Wenhua Road, Shenyang, 110819, China.
ACS nano
|July 17, 2023
概括
我们通过将二氧化 (MnO2) 与三氧化 (MoO3) 合成来设计二氧化 (MnO2),以创建水性电池的稳定阴极. 这种MnO2/MoO3复合物能够保持高容量,而不需要在电解质中添加Mn2+.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 二氧化 (MnO2) 是水性电池的一个有前途的阴极材料.
- 循环稳定性受到活性物质溶解的限制,通常需要将Mn2+盐添加到电解质中.
- 现有的MnO2阴极与可逆的两电子转移反应作斗争.
研究的目的:
- 为了增强可逆的MnO2/Mn2+两电子转移反应的容量贡献.
- 在没有Mn2+添加剂的电池中实现MnO2阴极的稳定循环.
- 为了提高水性电池的整体性能和寿命.
主要方法:
- 通过与三氧化 (MoO3) 合成MnO2的结构工程.
- 材料属性的表征,包括Mn-O键强度和氧空缺.
- 在 ZnSO4 电解质中作为阴极的 MnO2/MoO3 复合物的电化学测试.
主要成果:
- MnO2/MoO3复合物表现出削弱的Mn-O键,增加的氧空缺和自发的结构水.
- 复合材料对溶解的Mn2+具有增强的静电吸引力,确保可逆的重新沉积.
- 两个电子转移到一个电子转移的材料的质量比从0.85 (MnO2) 增加到1.68 (MnO2/MoO3).
- 在0.1 A g-1的300个循环后,MnO2/MoO3阴极实现了92.6%的容量保留,超过了纯MnO2 (62.7%).
- 异常长期稳定性被证明,在1A g-1的16000个循环后,保持了80.1%的容量.
结论:
- 通过MoO3复合的MnO2的结构工程是稳定的水性电池的有效策略.
- MnO2/MoO3复合材料可以实现高性能和循环稳定性,无需Mn2+添加剂.
- 这种方法为开发先进的储能解决方案提供了一个有希望的途径.
