V‐Induced Low‐Spin State Mn 3+ Suppresses Jahn–Teller Distortion for High‐Performance Aqueous Zinc Ion Batteries
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Abstract The Jahn–Teller distortion caused by high‐spin state Mn 3+ (t 2g 3 e g 1 ) is a major limiting factor for improving both the specific capacity and cycling stability of MnO 2 cathodes in aqueous zinc‐ion batteries. Thus, an intrinsic strategy for optimizing MnO 2 involves the effective elimination of the high‐spin state Mn 3+ (t 2g 3 e g 1 ) during electrochemical process. Herein, we focus on structural design that constructed NH 4 V 3 O 8 ‐coated MnO 2 (Mn@V) nanorods to achieve the low‐spin state of Mn 3+ (t 2g 4 e g 0 ) and inhibit the Jahn–Teller distortion. The well‐designed Mn@V cathode exhibits outstanding specific capacity (513.5 mAh g −1 at 0.2 A g −1 ), remarkable rate performance (205 mAh g −1 at 2.0 A g −1 ), and excellent cycling stability (201 mAh g −1 after 2000 cycles at 1.0 A g −1 ). Through a series of advanced characterization techniques, such as ex‐situ X‐ray absorption spectroscopy, combined with theoretical calculations, we systematically demonstrate that the NH 4 V 3 O 8 coating layer alters electron configuration through the V–O–Mn bridge bonds and induces the low‐spin state Mn 3+ (t 2g 4 e g 0 ) in MnO 2 , thereby suppressing the Jahn–Teller distortion and enhancing cycling stability. This study offers profound insights into the inhibition of the Jahn–Teller distortion from an electron spin perspective, and presents a facile approach to synergistically enhance specific capacity and cycling stability.
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- Titre Crossref
- V‐Induced Low‐Spin State Mn <sup>3+</sup> Suppresses Jahn–Teller Distortion for High‐Performance Aqueous Zinc Ion Batteries
- Date Crossref
- 04/09/2025
- Éditeur
- Wiley
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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University of Science and Technology of China National Synchrotron Radiation Laboratory pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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National Synchrotron Radiation Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Beijing University of Technology State Key Laboratory of Materials Low-Carbon Recycling pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Hefei University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Institute of Applied Technology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Hefei Urban Planning & Design Institute pays non établi dans la noticeInstitution
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Tsinghua University Department of Chemistry pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Shanghai Advanced Research Institute Shanghai Synchrotron Radiation Facility pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Both authors contributed equally to this work pays non établi dans la noticeInstitution
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Hefei Institute of Technology Hefei Anhui 238076 China pays non établi dans la noticeStructure de recherche
National Synchrotron Radiation Laboratory — University of Science and Technology of China, National Synchrotron Radiation Laboratory et State Key Laboratory of Materials Low-Carbon Recycling — Beijing University of Technology, avec 8 autres affiliations.
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