Fe-Based Polyanionic Solid-Solution Phases as High-Power and Low-Temperature Cathodes for Sodium-Ion Batteries

单斜晶系 插层(化学) 化学 电化学 阴极 相(物质) 硫黄 三角晶系 纳米技术 结晶学 氧化还原 无机化学 化学工程 电极 相变 电池电压 固溶体
作者
Xiangjun Pu,Yingkai Hua,Jaekyun Yoo,Renjie Li,J. Heo,Jongwook Lee,Kunran Yang,Jiayue Peng,Mireu Kim,Misael Ali Mita,Zhenglong Xu,Kisuk Kang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (3): 3194-3205 被引量:2
标识
DOI:10.1021/jacs.5c16831
摘要

Anions generally constitute the structural framework of crystalline solids, making their extensive substitution, particularly for the formation of anionic solid solutions in polyanionic compounds, highly challenging. Herein, we propose that anion-regulated polyanionic compounds can be formed between main-group S (group VIA) and transition-group Mo (group VIB) and, accordingly, report a new series of Fe-based polyanionic intercalation compounds, Fe 2 [(MoO 4 ) 1– x (SO 4 ) x ] 3 (0 ≤ x ≤ 1), for potential low-temperature and high-power sodium-ion batteries. In this series, two new anionic-type solid-solution regions are identified: monoclinic phase (0 ≤ x ≤ 0.3) and rhombohedral phase (0.8 ≤ x ≤ 1). Sulfur substitution elevates the operating voltage by 0.22 V via a stronger inductive effect and improves Na + intercalation kinetics, whereas excessive sulfur renders pronounced structural volume changes during de/sodiation and limited electrochemical reversibility. The optimized monoclinic phase (FMSO) delivers superior Na storage capability (1.99 Na + per formula) compared with the end-members (1.77 Na + for Fe 2 (MoO 4 ) 3 and 0.46 Na + for Fe 2 (SO 4 ) 3 ), while maintaining outstanding power capability even at low temperature (−40 °C). Structural evolution, electrochemical properties, and reaction mechanisms have been comparatively elucidated for this series of solid solutions. Furthermore, the concept is extended to rhombohedral Fe 2 [(WO 4 ) ξ (SO 4 ) 1−ξ ] 3 (0 ≤ ξ ≤ 0.2) phases, suggesting a general rule for anionic solid-solution formation. These results broaden the chemical diversity of Fe-based redox, which typically needs to be framed in polyanionic crystalline for high-voltage operations, and open new directions for designing high-power and cost-effective cathodes 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
伊犁河发布了新的文献求助10
刚刚
嘻嘻哈哈的应助被玖若辰采纳,获得10
刚刚
刚刚
lqqqq发布了新的文献求助10
1秒前
田様的应助被123采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
野人居士完成签到,获得积分10
1秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
1秒前
思源的应助被bb采纳,获得10
1秒前
2秒前
Dusty完成签到 ,获得积分10
2秒前
衍天发布了新的文献求助10
2秒前
黄123huang_完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI2S的应助被Jason采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
渡花发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
wjx发布了新的文献求助20
4秒前
4秒前
行川发布了新的文献求助20
4秒前
4秒前
DW的应助被马晓玲采纳,获得10
4秒前
雪下卧眠发布了新的文献求助10
5秒前
今后的应助被秀丽的糖豆采纳,获得10
5秒前
深情安青的应助被丰富思枫采纳,获得10
5秒前
西余发布了新的文献求助10
6秒前
eii关闭了eii的文献求助
6秒前
鱼仔发布了新的文献求助10
6秒前
含糊的葶发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
thinkiy完成签到,获得积分10
7秒前
起名字好难的应助被唐三采纳,获得10
7秒前
7秒前
我是老大的应助被KScrazy采纳,获得10
7秒前
充电宝的应助被yang_j2026采纳,获得10
7秒前
离个大谱发布了新的文献求助10
7秒前
NexusExplorer的应助被荷芋采纳,获得10
8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
Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 14 Volume Set, 2nd Edition(本书共14册,本求助8volume-14volume共7册,独立harcover版本,非网络版本e-EROS 版,不能网络版转化PDF或提取PDF) 2000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7951418
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9428500
关于积分的说明 20990890
捐赠科研通 7533890
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3369129
关于科研通互助平台的介绍 2505083
邀请新用户注册赠送积分活动 2401128