プロトン/mg2+水性イオン電池の共挿入化学：界面から内側まで

陽子の共同属性は広く発生し、ダイバルイオン水性電池が高いパフォーマンスを実現することを可能にします。ただし、プロトンの共属性の詳細な調査と包括的な理解は希少です。Horein、トンネル材料へのプロトンの共挿入が界面導出と内部拡散によって共同で決定されることを実証します。蓄積して加水分解してプロトンを生成します。トンネルでは、プロトン拡散を促進しながら、共挿入/格子H2O分子がMg2+拡散をブロックします。二酸化バナジウム（VO2（B））アノードがMg（CH3COO）2水溶液でテストされると、VO2（B）電極上のMgリッチ固体電解質インターフェーズの形成、および誘導性プロトンの共挿入が調査されます。トンネルでは、Mg2 ++ H2Oの拡散エネルギー障壁は2.7 eVで、陽子の拡散エネルギー障壁は0.37 eVです。したがって、プロトンはその後の挿入と内部拡散を支配します。結果として、VO2（b）は1 A G-1で257.0 mAH G-1の大容量を達成し、1から8 a gの59.1％の高速保持を達成します。-1、および容量保持が81.5％の3000倍の安定した循環性。この作業は、プロトンの共同属性の詳細な理解を提供し、充電式水電池の発達を促進する可能性があります。

Co-insertion of protons happens widely and enables divalent-ion aqueous batteries to achieve high performances. However, detailed investigations and comprehensive understandings of proton co-insertion are scarce.Herein, we demonstrate that proton co-insertion into tunnel materials is determined jointly by interface derivation and inner diffusion: at the interface, hdrated Mg2+ has poor insertion kinetics, and therefore accumulates and hydrolyzes to produce protons; in the tunnels, co-inserted/lattice H2O molecules block the Mg2+ diffusion while facilitate the proton diffusion. When monoclinic vanadium dioxide (VO2(B)) anode is tested in Mg(CH3COO)2 aqueous solution, the formation of Mg-rich solid electrolyte interphase on the VO2(B) electrode and co-insertion of derived protons are probed; in the tunnels, the diffusion energy barrier of Mg2++H2O is 2.7 eV, while that of the protons is 0.37 eV. Thus, protons dominate the subsequent insertion and inner diffusion.As a consequence, the VO2(B) achieves a high capacity of 257.0 mAh g-1 at 1 A g-1, a high rate retention of 59.1% from 1 to 8 A g-1, and stable cyclability of 3000 times with a capacity retention of 81.5%. This work provides an in-depth understanding of the proton co-insertion and may promote the development of rechargeable aqueous batteries.