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Doping-Induced Static Activation of MnO2 Cathodes for Aqueous Zn-Ion Batteries
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-08-27 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03767 Luohan Ren 1 , Genxi Yu 2 , Hui Xu 1 , Weijuan Wang 2 , Yaqin Jiang 1 , Mingyang Ji 1 , Songjun Li 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-08-27 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03767 Luohan Ren 1 , Genxi Yu 2 , Hui Xu 1 , Weijuan Wang 2 , Yaqin Jiang 1 , Mingyang Ji 1 , Songjun Li 1
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Electrochemical activation has been confirmed to be a powerful strategy to improve the Zn2+ storage activity of MnO2-based cathodes. A pivotal challenge of electrochemical activation is the poor cycling stability of activated cathodes upon Zn2+ (de)intercalation due to the dissolution of active materials in the electrolyte, the structural degeneration of pristine cathode materials, and the complicated dynamic electrochemical process. In this study, we report a novel doping-induced static activation method to induce the formation of active Zn3V2O7(OH)2·2H2O (ZVO) on the surface of a highly V-doped MnO2 (VMO) cathode by simply placing the cathode in an aqueous ZnSO4 electrolyte for 10 days. Our method not only significantly improves the Zn2+ storage activity of the pristine VMO cathode but also successfully tackles these problems of electrochemical activation. The activated cathode (VMO/ZVO) delivers a significantly increased initial capacity of 262 mA h g–1 and a high capacity retention of 99% after 100 cycles based on a H+/Zn2+ synergetic pseudocapacitive mechanism. The proposed static activation strategy holds great potential in the fabrication of high-activity cathodes for aqueous Zn-ion batteries.
中文翻译：
用于水系锌离子电池的 MnO2 阴极的掺杂诱导静态活化
电化学活化已被证实是提高基于MnO 2的阴极的Zn 2+存储活性的有力策略。电化学活化的一个关键挑战是由于活性材料在电解液中的溶解、原始正极材料的结构退化以及复杂的动态电化学过程，在 Zn 2+（脱）嵌入时活化正极的循环稳定性较差。在这项研究中，我们报告了一种新的掺杂诱导静态激活方法，以诱导在高度 V 掺杂的 MnO 2表面上形成活性 Zn 3 V 2 O 7 (OH) 2 ·2H 2 O (ZVO)(VMO) 阴极，只需将阴极置于 ZnSO 4水溶液电解质中 10 天即可。我们的方法不仅显着提高了原始 VMO 阴极的 Zn 2+存储活性，而且还成功地解决了这些电化学活化问题。基于 H + /Zn 2+协同赝电容机制，活化的正极 (VMO/ZVO) 提供显着增加的初始容量 262 mA hg –1和 100 次循环后 99% 的高容量保持率。所提出的静态活化策略在制造用于水系锌离子电池的高活性阴极方面具有巨大的潜力。
更新日期：2021-09-13
中文翻译：
用于水系锌离子电池的 MnO2 阴极的掺杂诱导静态活化
电化学活化已被证实是提高基于MnO 2的阴极的Zn 2+存储活性的有力策略。电化学活化的一个关键挑战是由于活性材料在电解液中的溶解、原始正极材料的结构退化以及复杂的动态电化学过程，在 Zn 2+（脱）嵌入时活化正极的循环稳定性较差。在这项研究中，我们报告了一种新的掺杂诱导静态激活方法，以诱导在高度 V 掺杂的 MnO 2表面上形成活性 Zn 3 V 2 O 7 (OH) 2 ·2H 2 O (ZVO)(VMO) 阴极，只需将阴极置于 ZnSO 4水溶液电解质中 10 天即可。我们的方法不仅显着提高了原始 VMO 阴极的 Zn 2+存储活性，而且还成功地解决了这些电化学活化问题。基于 H + /Zn 2+协同赝电容机制，活化的正极 (VMO/ZVO) 提供显着增加的初始容量 262 mA hg –1和 100 次循环后 99% 的高容量保持率。所提出的静态活化策略在制造用于水系锌离子电池的高活性阴极方面具有巨大的潜力。
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