三维多孔MnOx@In2O3立方盒子的构筑及储锌性能

摘要

锰基氧化物作为锌离子电池正极具有高比容量和低成本等优点,但在电化学循环过程中不可逆相变、锰的溶解和电极/电解质界面不稳定导致其在小电流密度、深度放电条件下的循环性能差.针对以上问题,合成了三维(3D)多孔MnOx立方盒子,并在其表面包覆In2O3层,获得3D多孔MnOx@In2O3立方盒子.结果显示,MnOx@In2O3立方盒子具有大量孔径约10 nm左右的孔,有利于H+和Zn2+的快速传输;In2O3包覆层均匀包覆于3D多孔MnOx立方盒子的孔壁上,有利于抑制MnOx在电化学循环过程中的不可逆相变和锰的溶解,稳定电极/电解质界面.电化学测试结果表明,该3D多孔MnOx@In2O3电极在0.3 A/g的小电流密度、深度放电条件下能稳定循环400次以上,容量保持260 mA·h/g;在1.8 A/g电流密度下可稳定循环4000次以上,容量保持81 mA·h/g;即使在高电流密度6.0 A/g下仍保持73.4 mA·h/g的高可逆容量.恒电流间隙滴定(GITT)和循环伏安测试结果表明,3D多孔MnOx@In2O3电极比3D多孔MnOx具有更高的离子扩散速率,有利于提升其高倍率容量.电化学阻抗谱结果表明,3D多孔MnOx@In2O3电极具有比3D多孔MnOx更稳定的电极/电解质界面,有利于提升其循环寿命.2000次循环后的扫描电子显微镜(SEM)结果表明,MnOx@In2O3电极表面仍分布少量In2O3,以确保电极/电解质界面和循环的稳定性.