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Disordered Structure and Reversible Phase Transformation from K-Birnessite to Zn-Buserite Enable High-Performance Aqueous Zinc-lon Batteries

引用

Energy & Environmental Materials 2024年第3期7卷 100-111页

作者： nibagani naresh.suyoon eom Sang Jun Lee Su Hwan Jeong Ji-Won Jung Young Hwa Jung Joo-Hyung Kim Department of Materials Engineering and Convergence Technology Gyeongsang National University(GNU)Jinju 52828South Korea School of Material Science and Engineering(Ceramic Engineering) Gyeongsang National University(GNU)Jinju 52828South Korea School of Materials Science and Engineering University of Ulsan(UOU)Ulsan 44776South Korea PLS-ⅡBeamline Division Pohang Accelerator Laboratory(PAL)Pohang 37673South Korea

The layeredδ-MnO_(2)(dMO)is an excellent cathode material for rechargeable aqueous zinc-ion batteries owing to its large interlayer distance(~0.7 nm),high capacity,and low cost;however,such cathodes suffer from structural degradation during the long-term cycling process,leading to capacity *** this study,a Co-doped dMO composite with reduced graphene oxide(GC-dMO)is developed using a simple cost-effective hydrothermal *** degree of disorderness increases owing to the hetero-atom doping and graphene oxide *** is demonstrated that layered dMO and GC-dMO undergo a structural transition from K-birnessite to the Zn-buserite phase upon the first discharge,which enhances the intercalation of Zn^(2+)ions,H_(2)O molecules in the layered *** GC-dMO cathode exhibits an excellent capacity of 302 mAh g^(-1)at a current density of 100 mAg^(-1)after 100 cycles as compared with the dMO cathode(159 mAhg^(-1)).The excellent electrochemical performance of the GC-dMO cathode owing to Co-doping and graphene oxide sheets enhances the interlayer gap and disorderness,and maintains structural stability,which facilitates the easy reverse intercalation and de-intercalation of Zn^(2+)ions and H_(2)O ***,GC-dMO is a promising cathode material for large-scale aqueous ZIBs.

关键词： aqueous zinc-ion batteries birnessite buserite disordered structure phase transformation

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