Intercalation of Ca into a Highly Defective Manganese Oxide at Room Temperature
Intercalation of Ca into a Highly Defective Manganese Oxide at Room Temperature
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室温下 Ca 嵌入高度缺陷的氧化锰中
DOI：
10.1021/acs.chemmater.1c03803
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发表时间：
2022
影响因子：
8.6
通讯作者：
Lapidus, Saul H.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kwon, Bob Jin;Yin, Liang;Bartel, Christopher J.;Kumar, Khagesh;Parajuli, Prakash;Gim, Jihyeon;Kim, Sanghyeon;Wu, Yimin A.;Klie, Robert F.;Lapidus, Saul H.
利用氧化物框架作为非水钙离子电池的插层阴极可能会释放出一种新的能量存储系统，提供高能量密度。然而，氧化物电极中Ca 2+的缓慢动力学严重阻碍了它们在室温下的活性和可逆性。在此，含有高浓度的原子缺陷和晶格水的层状MnO X的纳米晶体显示出对Ca 2+具有显著的电化学活性，在室温下的容量为130 mAh/g。多模态表征揭示了显着程度的嵌入通过探测的结构，组成和氧化还原的变化所进行的缺陷MnOx纳米晶体。结果表明，原子缺陷和晶格水的存在起到了提高钙离子在氧化物中的扩散率的作用。这些结果再次肯定了在温和条件下使用氧化物阴极的功能性钙离子电池的前景。
The utilization of oxide frameworks as intercalation cathodes for nonaqueous Ca-ion batteries potentially unlocks a new energy-storage system that delivers high energy density. However, the slow kinetics of Ca2+in oxide electrodes strongly handicaps their activity and reversibility at room temperature. Herein, nanocrystals of layered MnOxcontaining a high concentration of atomic defects and lattice water are shown to have remarkable electrochemical activity toward Ca2+, amounting to a capacity of ∼130 mAh/g at room temperature. Multimodal characterization revealed the notable degree of intercalation by probing the structural, compositional, and redox changes undertaken by the defective MnOxnanocrystals. The results suggest that the existence of atomic defects and lattice water played a role in improving Ca2+diffusivity in the oxide. These outcomes reaffirm the prospects for functional Ca-ion batteries using oxide cathodes under moderate conditions.
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