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2025 article

Revisiting the Electronic Structure of α-MnO2 for Energy Storage Application

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Rattachement africain : in, np, us, au, tw, ru, de. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Herein, we report combined experimental and theoretical electronic structure analyses of cryptomelane-type α-MnO 2 with K intercalation to identify the ground-state electronic structure of the electrode for electrochemical energy storage application. Intercalation of K into the tunnels of α-MnO 2 provides enhancement in the lattice constants and dense agglomerated microstructure, which was observed from X-ray diffraction and scanning electron microscopy analysis, respectively. Mn 3+ and Mn 4+ mixed valence states are observed in the electrodes, which mediate the redox reaction observed from the in-operando Mn K -edge XANES and XAFS measurements. Oxygen vacancies are introduced in the electrode material with K intercalation, which align the valence band and conduction band to increase the band gap energy ( E g ) of the electrode. The density of states calculation using generalized gradient approximation (GGA) suggest that the Mn 3d, O 2p, and K 4s dominant spectral weight spread below the Fermi level from 2.0 to 8.0 eV, 2.5 to 8.0 eV, and 0.5 to 6.0 eV, respectively. A detailed comparison of the calculated density of states and measured valence band suggest that the Mn 3d - K 4s hybridization-induced mid-gap states appeared across the band gap and associated with charge-switching state, which accelerate the electrochemical redox reaction. Electrochemical performance is therefore improved with K intercalation into the tunnels of α-MnO 2, suggesting that the mid-gap-induced charge-switching state promotes the redox reaction.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Revisiting the Electronic Structure of α-MnO<sub>2</sub> for Energy Storage Application
Date Crossref
23/01/2025
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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