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ZnO Additive Boosts charging Speed and Cycling Stability of Electrolytic Zn–Mn Batteries

Nano-Micro Letters 2024年第4期16卷 293-304页

作者： Jin Wu Yang Tang Haohang Xu Guandie Ma Jinhong Jiang Changpeng Xian Maowen Xu Shu‑Juan Bao Hao Chen Institute for Clean Energy&Advanced Materials School of Materials and EnergySouthwest UniversityChongqing 400715People’s Republic of China

Electrolytic aqueous zinc-manganese(Zn–Mn) batteries have the advantage of high discharge voltage and high capacity due to two-electron reactions. However, the pitfall of electrolytic Zn–Mn batteries is the sluggish deposition reaction kinetics of manganese oxide during the charge process and short cycle life. We show that, incorporating ZnO electrolyte additive can form a neutral and highly viscous gel-like electrolyte and render a new form of electrolytic Zn–Mn batteries with significantly improved charging capabilities. Specifically, the ZnO gel-like electrolyte activates the zinc sulfate hydroxide hydrate assisted Mn^(2+) deposition reaction and induces phase and structure change of the deposited manganese oxide(Zn_(2)Mn_(3)O_8·H_(2)O nanorods array), resulting in a significant enhancement of the charge capability and discharge efficiency. The charge capacity increases to 2.5 mAh cm^(-2) after 1 h constant-voltage charging at 2.0 V vs. Zn/Zn^(2+), and the capacity can retain for up to 2000 cycles with negligible attenuation. This research lays the foundation for the advancement of electrolytic Zn–Mn batteries with enhanced charging capability.

关键词： Electrolytic aqueous zinc-manganese batteries Electrolyte pH value ZnO electrolyte additive fast constant-voltage charging ability

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