Boosting fast ionic transport and stability of O3-NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 cathode via Al/Cu synergistically modulating microstructure for high-rate sodium-ion batteries

阴极 材料科学 微观结构 动力学 化学工程 离子 相变 相(物质) 化学 复合材料 热力学 冶金 物理化学 工程类 物理 有机化学 量子力学
作者
Sheng Feng,Chujun Zheng,Zhiyang Song,Xiangwei Wu,Meifen Wu,Fangfang Xu,Zhaoyin Wen
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:475: 146090-146090 被引量:114
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.146090
摘要

As one of the most promising sodium-ion cathodes, O3-type transition metal layered oxides (NaxTMO2) with high specific capacity and low cost have received intensive attention. However, they still face the issues of slow Na+ transfer kinetics and undesirable phase transitions. In this study, we report a novel Al and Cu dual substitution strategy to prepare a NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 cathode using a spray drying method. Specifically, Al serves to stabilize the TM-O layer structure, mitigating adverse phase transitions, while Cu contributes additional capacity and enhances air stability. Consequently, the NaNi0.32Fe0.32Mn0.32Al0.02Cu0.02O2 cathode exhibits enlarged Na+ transfer channels, modulated particle morphology and strengthened layer framework. With the enhanced structure, the John-Teller distortion, adverse phase transitions of O'3 and OP2, and intragranular fatigue cracks are effectively suppressed, leading to improved cycle and air stability. The NaNi0.32Fe0.32Mn0.32Al0.02Cu0.02O2 cathode can maintain 81% of its initial specific capacity at 1C rate after 200 cycles and can obtain a specific capacity of 113 mAh/g even at 5C rate. Furthermore, we find that strengthened Na+ transport kinetics promote homogenous Na+ distribution, which can reduce the formation of unstable interphases to achieve more reversible phase transition. This work helps to better unveil the relationship between Na+ transfer kinetics and phase transition, provides new insight for designing high-performance sodium-ion cathodes.
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
1秒前
BeBrave1028完成签到,获得积分10
1秒前
似水经流年完成签到,获得积分10
2秒前
储物间发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
MiyaGuo发布了新的文献求助10
3秒前
清竹完成签到,获得积分10
3秒前
赵睿智完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
JamesPei应助两张采纳,获得10
4秒前
人生4000周发布了新的文献求助10
4秒前
五柳其完成签到,获得积分10
4秒前
kkk发布了新的文献求助20
4秒前
5秒前
万能图书馆应助满意凡桃采纳,获得10
5秒前
研友_VZG7GZ应助无奈狗采纳,获得10
5秒前
孙梧发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
初景发布了新的文献求助30
6秒前
上官若男应助qyp采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
华仔应助彤彤万事通采纳,获得10
7秒前
一条贤与发布了新的文献求助10
8秒前
所所应助吕小布采纳,获得10
8秒前
研友_VZG7GZ应助丹牛采纳,获得10
8秒前
缓慢易云完成签到,获得积分20
8秒前
完美世界完成签到,获得积分10
8秒前
SciGPT应助Xxjj采纳,获得10
8秒前
8秒前
赵赶超应助生动的怜菡采纳,获得10
10秒前
10秒前
俭朴雅青发布了新的文献求助10
10秒前
CYX完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
wangerer完成签到,获得积分10
10秒前
Akim应助adsf采纳,获得10
11秒前
11秒前
11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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Cognitive Psychology in a Changing World 800
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Neuroscience of Language 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7684744
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9248238
关于积分的说明 19951941
捐赠科研通 7257704
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3288998
关于科研通互助平台的介绍 2446098
邀请新用户注册赠送积分活动 2293120