Nanostructured Electrode Enabling Fast and Fully Reversible MnO2-to-Mn2+ Conversion in Mild Buffered Aqueous Electrolytes
Notice bibliographique
Résumé
On account of their low-cost, earth abundance, eco-sustainability, and high theoretical charge storage capacity, MnO 2 cathodes have attracted a renewed interest in the development of rechargeable aqueous batteries. However, they currently suffer from limited gravimetric capacities when operating under the preferred mild aqueous conditions, which leads to lower performance as compared to similar devices operating in strongly acidic or basic conditions. Here, we demonstrate how to overcome this limitation by combining a well-defined 3D nanostructured conductive electrode, which ensures an efficient reversible MnO 2 -to-Mn 2+ conversion reaction, with a mild acid buffered electrolyte (pH 5). A reversible gravimetric capacity of 560 mA·h·g -1 (close to the maximal theoretical capacity of 574 mA·h·g -1 estimated from the MnO 2 average oxidation state of 3.86) was obtained over rates ranging from 1 to 10 A·g -1 . The rate capability was also remarkable, demonstrating a capacity retention of 435 mA·h·g -1 at a rate of 110 A·g -1 . These good performances have been attributed to optimal regulation of the mass transport and electronic transfer between the three process actors, i.e. the 3D conductive scaffold, the MnO 2 active material filling it, and the soluble species involved in the reversible conversion reaction. Additionally, the high reversibility and cycling stability of this conversion reaction is demonstrated over 900 cycles with a Coulombic efficiency > 99.4 % at a rate of 44 A·g -1 . Besides these good performances, also demonstrated in a Zn/MnO 2 cell configuration, we discuss the key parameters governing the efficiency of the MnO 2 -to-Mn 2+ conversion. Overall, the present study provides a comprehensive framework for the rational design and optimization of MnO 2 cathodes involved in rechargeable mild aqueous batteries.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».