Designing a 3D framework NaVOPO4 as a high-power, low-strain and long-life positive electrode material for Na-ion batteries

材料科学 电极 离子 拉伤 工程物理 功率(物理) 纳米技术 光电子学 热力学 物理化学 工程类 医学 化学 物理 量子力学 内科学
作者
Semyon D. Shraer,Artem D. Dembitskiy,Ivan A. Trussov,Alena I. Komayko,Dmitry A. Aksyonov,Nikita Luchinin,Anatolii V. Morozov,Simone Pollastri,Giuliana Aquilanti,Sergey V. Ryazantsev,Victoria A. Nikitina,Artem M. Abakumov,Evgeny V. Antipov,Stanislav S. Fedotov
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:68: 103358-103358 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103358
摘要

Advances in sodium-ion batteries hugely rely on perfecting the performance of active electrode materials. In this paper, we offer a new NaVOPO4 polymorph adopting a KTiOPO4-type framework as a promising high-rate, low-strain and long-life positive electrode material for sodium-ion batteries. NaVOPO4 is prepared via a facile hydrothermally-assisted solid-state ion exchange. The crystal structure is refined based on synchrotron X-ray powder diffraction (XRD) and validated by X-ray absorption spectroscopy (XAS), transmission electron microscopy analysis and density functional theory (DFT) calculations. The electrochemical performance of NaVOPO4 is evaluated through galvanostatic charge/discharge tests, cyclic voltammetry, potentiostatic intermittent titration and electrochemical impedance spectroscopy. A carbon-coated NaVOPO4 demonstrates a specific capacity of ∼110 mAh g–1 at a C/10 rate at an average potential of ∼3.93 V vs. Na+/Na. The material exhibits decent capacity retention and rate capability, maintaining over 74 % of the initial capacity after 1000 cycles at a C/2 rate and around 87% at a 2C charge/discharge rate. Diffusion coefficients of 10–11 cm2 s–1 and DFT-calculated energy barriers of ∼0.15–0.35 eV indicate fast Na+ ion diffusion within the NaVOPO4 framework. The vanadium oxidation state and charge compensation mechanism in NaVOPO4 are studied by XAS and DFT. Moreover, the operando XRD analysis coupled with DFT elucidates several phase transitions occurring in NaVOPO4 with an exceptionally low volume variation of 2.4% in total, highlighting the reversibility and structural stability during Na+ de/insertion. Overall, NaVOPO4 exhibits attractive electrochemical performance and stability, making it a potential candidate for sodium-ion battery cathode materials.
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
墨1234lr发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
NexusExplorer应助gulu采纳,获得10
2秒前
萝卜发布了新的文献求助30
2秒前
爆米花应助落后的哈密瓜采纳,获得10
3秒前
留胡子的花卷完成签到,获得积分10
3秒前
隐形曼青应助坦率的之卉采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
冷静冰萍发布了新的文献求助10
4秒前
无问发布了新的文献求助10
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
草莓苹果发布了新的文献求助10
5秒前
清脆易形发布了新的文献求助10
5秒前
烟花应助Sunshine采纳,获得10
5秒前
漂亮的雅容完成签到,获得积分10
6秒前
个性的敏发布了新的文献求助10
6秒前
Lumi完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
gong发布了新的文献求助10
7秒前
KYT555完成签到,获得积分10
8秒前
shihuili发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
杨程羽完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
zyc完成签到,获得积分10
10秒前
隐形曼青应助草莓苹果采纳,获得10
11秒前
12秒前
ic完成签到,获得积分10
12秒前
很在乎完成签到 ,获得积分10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
Twonej应助shihuili采纳,获得30
14秒前
王zz发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
MX120251336发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
一枚小医生怎么办完成签到,获得积分10
18秒前
叶帆发布了新的文献求助20
18秒前
jsq发布了新的文献求助10
19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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5721239
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5264932
关于积分的说明 15293624
捐赠科研通 4870549
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2615518
邀请新用户注册赠送积分活动 1565353
关于科研通互助平台的介绍 1522370