Anion‐Driven d – p Orbital Hybridization in Na 3.12 Fe 2.44 (P 2 O 7 ) 2 for High‐Performance Sodium‐Ion Batteries

材料科学 阴极 电负性 电化学 氧化还原 化学物理 电极 纳米技术 阳极 化学工程 储能 动力学 电子结构 分子轨道 电化学动力学 光电子学 结构稳定性 容量损失
作者
Xiangyu Wang,Libin Zhang,Qing Wang,Jiajun Li,Xin Wang,Lianghan He,Jinwen Xu,Kun Ding,HaiMei Liu,Zi Ma,Yonggang Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (32) 被引量:11
标识
DOI:10.1002/adfm.202529331
摘要

ABSTRACT Iron‐based polyanionic compounds have emerged as some of the most promising cathode materials for sodium‐ion batteries (SIBs) owing to their intrinsic structural robustness, long cycle life, and high safety, which make them well‐suited for low‐cost, large‐scale energy storage. Among them, Na 3.12 Fe 2.44 (P 2 O 7 ) 2 (NFPO) suffers from inherently limited rate capability and cycling stability. In this work, we propose an anion‐doping‐driven orbital hybridization strategy in which partial substitution of P 5+ by Si 4+ simultaneously modulates the electronic structure and Na + transport kinetics of NFPO. Combined experimental and theoretical analyses demonstrate that the lower electronegativity of Si strengthens Fe─O covalency, thereby reinforcing structural stability, while its electron‐donating character enhances Fe 3d─O 2p hybridization, optimizing bonding─antibonding interactions and accelerating redox kinetics. Benefiting from these synergistic effects, the NFPO‐Si5 cathode delivers a reversible capacity of 116.6 mAh g −1 at 0.05 C, approaching the theoretical limit of 117 mAh g −1 , and maintains 84.8% capacity retention after 14000 cycles at 20 C. These findings elucidate the fundamental role of orbital hybridization in governing both electrochemical capacity and long‐term durability, and more importantly, establish a generalizable design principle for developing next‐generation high‐performance cathode materials for sodium‐ion batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Z_jx完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
戴好头盔搞科研完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
曹颖完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
5秒前
Zhang完成签到,获得积分10
5秒前
冷傲以柳完成签到,获得积分10
6秒前
123完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
ding的应助被kun采纳,获得10
6秒前
libai完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
三月完成签到,获得积分10
7秒前
迅速半双发布了新的文献求助10
7秒前
科研通AI6.2的应助被keyanren1采纳,获得10
8秒前
新月完成签到 ,获得积分10
8秒前
海纳百川发布了新的文献求助10
8秒前
酷波er的应助被言笑晏晏采纳,获得10
8秒前
123发布了新的文献求助10
9秒前
猎人1995发布了新的文献求助10
9秒前
hana完成签到 ,获得积分10
10秒前
121发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
南施闻发布了新的文献求助10
12秒前
晚风发布了新的文献求助10
12秒前
格子布发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
智模小子发布了新的文献求助10
14秒前
稳重的夜阑完成签到 ,获得积分10
14秒前
xiaoQ完成签到,获得积分10
14秒前
mmyhn发布了新的文献求助10
15秒前
莲花盛开的应助被顺利的盼山采纳,获得10
16秒前
Kate完成签到 ,获得积分10
16秒前
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Organizational Behavior 510
Critical Bildung: Hegel and the Logic of Diremption 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8035900
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9472342
关于积分的说明 21257774
捐赠科研通 7605677
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3389934
关于科研通互助平台的介绍 2521961
邀请新用户注册赠送积分活动 2427299