층상 δ‐MnO 2 (dMO)는 층간 거리(~0.7 nm)가 크고, 높은 용량을 가지며, 비용이 낮아 재충전 가능한 수계 아연‐이온 배터리의 우수한 양극 소재이지만, 이러한 양극은 장기 사이클링 과정에서 구조적 열화가 발생하여 용량이 감소하는 문제를 겪는다. 본 연구에서는 간단하고 비용 효율적인 하이드로열(수열) 합성 방법을 사용하여 환원 그래핀 산화물(reduced graphene oxide)과 결합된 Co‐도핑 dMO 복합체인 GC‐dMO를 개발하였다. 이종 원자 도핑과 그래핀 산화물 복합화로 인해 무질서도(disorderness)의 정도가 증가한다. 층상 dMO와 GC‐dMO가 첫 방전 시 K‐바이르네사이트(K‐birnessite)에서 Zn‐부셀라이트(Zn‐buserite) 상으로 구조 전이를 겪으며, 이는 층상 구조 내 Zn 2+ 이온과 H 2 O 분자의 삽입(인터칼레이션)을 향상시킨다는 점을 입증하였다. GC‐dMO 양극은 dMO 양극(159 mAh g −1 )과 비교하여 100 mA g −1의 전류 밀도에서 100사이클 후 302 mAh g −1의 우수한 용량을 나타낸다. Co 도핑과 그래핀 산화물 시트로 인한 GC‐dMO 양극의 뛰어난 전기화학적 성능은 층간 간격과 무질서도를 증가시키고 구조적 안정성을 유지하여, Zn 2+ 이온과 H 2 O 분자의 용이한 역삽입(역인터칼레이션)과 탈삽입(de‐intercalation)을 촉진한다. 따라서 GC‐dMO는 대규모 수계 ZIB를 위한 유망한 양극 소재이다.

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