Chemisch stabile und poröse kobaltbasierte Preußisch Blau analoge Metall-organische Struktur, die als kompetente Kathode für wässrige Zink-Ionen-Batterien dient

Wässrige Zink-Ionen-Batterien (AZIBs) entstehen als sichere, kostengünstige und kapazitätsstarke Geräte für nachhaltige Energiespeicherung. Hier wurden kobaltbasierte Preußisch Blau Analoga (PBAs: eine Unterklasse poröser metall-organischer Gerüste - MOFs) strategisch mit verschiedenen sekundären Übergangsmetallionen synthetisiert: Mangan, Eisen und Kupfer, nämlich MnCoPBA, FeCoPBA und CuCoPBA, um systematische Leistungsbewertungen als Kathodenmaterialien für AZIBs durchzuführen. Unter diesen zeigt MnCoPBA die vielversprechendste Leistung, was auf seine größte spezifische Oberfläche, eine gleichmäßige kubische Partikelmorphologie und duale Redox-Zentren zurückzuführen ist. Es liefert eine spezifische Entladekapazität von etwa 117 mAh g-1 bei einer Stromdichte von 0.2 A g-1 innerhalb des Spannungsbereichs von 0.3-2.0 V (vs. Zn2+/Zn) und übertrifft damit FeCoPBA (60 mAh g-1) und CuCoPBA (45 mAh g-1) erheblich. Darüber hinaus zeigt die zusammengesetzte Zn//MnCoPBA-Zelle ausgezeichnete zyklische Stabilität mit einer Kapazitätsrückhaltung von ∼89 % nach 1000 Zyklen, einer coulombischen Effizienz von ∼99.7 % und überlegener Ratenfähigkeit, was auf ihr Potenzial als brauchbares Kathodenmaterial für AZIBs hinweist. Ex-situ PXRD-, FE-SEM-, HR-TEM- und XPS-Messungen sowie Gerätestudien bestätigen weiter die strukturelle Robustheit und die Reversibilität der Zn2+-Speicherung im MnCoPBA-Elektrodenmaterial. Diese Arbeit stellt die erste systematische Bewertung kobaltbasierter PBAs in AZIBs dar und bietet wertvolle mechanistische Einblicke in die Struktur-Eigenschaft-Beziehungen.