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H2V3O8 as a High Energy Cathode Material for Nonaqueous Magnesium-Ion Batteries
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2018-10-09 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b01381 Mohadese Rastgoo-Deylami 1 , Munseok S. Chae 1 , Seung-Tae Hong 1
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2018-10-09 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b01381 Mohadese Rastgoo-Deylami 1 , Munseok S. Chae 1 , Seung-Tae Hong 1
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Magnesium-ion batteries (MIBs) suffer from a low energy density of cathode materials in a conventional nonaqueous electrolyte, contrary to the expectation due to the divalent Mg ion. Here, we report H2V3O8, or V3O7·H2O, as a high-energy cathode material for MIBs. It exhibits reversible magnesiation–demagnesiation behavior with an initial discharge capacity of 231 mAh g–1 at 60 °C, and an average discharge voltage of ∼1.9 V vs Mg/Mg2+ in an electrolyte of 0.5 M Mg(ClO4)2 in acetonitrile, resulting in a high energy density of 440 Wh kg–1. The structural water remains stable during cycling. The crystal structure for Mg0.97H2V3O8 is determined for the first time. Bond valence sum difference mapping shows facile conduction pathways for Mg ions in the structure. The high performance of this material with its distinct crystal structure employing water–metal bonding and hydrogen bonding provides insights to search for new oxide-based stable and high-energy materials for MIBs.
中文翻译：
H 2 V 3 O 8作为非水镁离子电池的高能阴极材料
镁离子电池（MIB）与常规的非水电解质相比，阴极材料的能量密度低，这与二价Mg离子引起的预期相反。在此，我们报告了H 2 V 3 O 8或V 3 O 7 ·H 2 O作为MIB的高能阴极材料。在60°C时，其初始放电容量为231 mAh g –1，并且在0.5 M Mg（ClO 4）2的电解质中，平均放电电压为Mg / Mg 2+时的平均放电电压为1.9 V时，具有可逆的磁化-脱磁性能。乙腈中产生的能量密度高达440 Wh kg –1。循环过程中结构水保持稳定。首次确定Mg 0.97 H 2 V 3 O 8的晶体结构。键价和差图显示了结构中Mg离子的便捷传导途径。这种材料的高性能以及其独特的采用水-金属键合和氢键键合的晶体结构，为寻找新型的基于氧化物的MIB稳定和高能材料提供了见识。
更新日期：2018-10-09
中文翻译：
H 2 V 3 O 8作为非水镁离子电池的高能阴极材料
镁离子电池（MIB）与常规的非水电解质相比，阴极材料的能量密度低，这与二价Mg离子引起的预期相反。在此，我们报告了H 2 V 3 O 8或V 3 O 7 ·H 2 O作为MIB的高能阴极材料。在60°C时，其初始放电容量为231 mAh g –1，并且在0.5 M Mg（ClO 4）2的电解质中，平均放电电压为Mg / Mg 2+时的平均放电电压为1.9 V时，具有可逆的磁化-脱磁性能。乙腈中产生的能量密度高达440 Wh kg –1。循环过程中结构水保持稳定。首次确定Mg 0.97 H 2 V 3 O 8的晶体结构。键价和差图显示了结构中Mg离子的便捷传导途径。这种材料的高性能以及其独特的采用水-金属键合和氢键键合的晶体结构，为寻找新型的基于氧化物的MIB稳定和高能材料提供了见识。
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