A Engenharia de Camadas de α‐MoO3 Modula a Intercalacão Seletiva de Hidronium em Eletrólito Aquoso Neutro

Entre os vários íons portadores de carga para baterias aquosas, o hidronium não metálico (H3O+) com pequeno tamanho iônico e cinética de difusão rápida potencializa eletrodos de intercalacão de H3O+ com alto desempenho em taxa e capacidade de carregamento rápido. No entanto, portadores de carga de H3O+ puros para materiais eletrodos inorgânicos foram observados apenas em eletrólitos ácidos corrosivos, e não em eletrólitos neutros suaves. Neste trabalho, relatamos como a intercalacão seletiva de H3O+ em um eletrólito neutro de ZnCl2 pode ser alcançada para α-MoO3 co-intercalado com prótons de água (denotado WP-MoO3). Moléculas de H2O localizadas entre as camadas de MoO3 bloqueiam os caminhos de intercalacão de Zn2+, permitindo ao mesmo tempo uma suave intercalacão/difusão de H3O+ através de um mecanismo de condução de prótons de Grotthuss. Comparado ao α-MoO3 com um mecanismo de intercalacão de Zn2+, o WP-MoO3 proporciona uma capacidade específica substancialmente aprimorada (356,8 vs. 184,0 mA h g-1), capacidade de taxa (77,5% vs. 42,2% de 0,4 a 4,8 A g-1) e estabilidade cíclica (83% vs. 13% ao longo de 1000 ciclos). Este trabalho demonstra a possibilidade de modular íons intercalantes eletroquímicos por engenharia de camadas, para construir eletrodos de alta taxa e longa vida para baterias aquosas.