Modulation of Local Charge Distribution Stabilized the Anionic Redox Process in Mn-Based P2-Type Layered Oxides

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作者
Hualu Wang,Xiaoyu Zhang,Hou Zhang,Yinfeng Tian,Qingqing Zhang,Xueping Zhang,Shaokang Yang,Min Jia,Hui Pan,Chuanchao Sheng,Xiaohong Yan
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (9): 11691-11702 被引量:25
标识
DOI:10.1021/acsami.2c20720
摘要

An anionic redox reaction is an extraordinary method for obtaining high-energy-density cathode materials for sodium-ion batteries (SIBs). The commonly used inactive-element-doped strategies can effectively trigger the O redox activity in several layered cathode materials. However, the anionic redox reaction process is usually accompanied by unfavorable structural changes, large voltage hysteresis, and irreversible O 2 loss, which hinders its practical application to a large extent. In the present work, we take the doping of Li elements into Mn-based oxide as an example and reveal the local charge trap around the Li dopant will severely impede O charge transfer upon cycling. To overcome this obstacle, additional Zn 2+ codoping is introduced into the system. Theoretical and experimental studies show that Zn 2+ doping can effectively release the charge around Li + and homogeneously distribute it on Mn and O atoms, thus reducing the overoxidation of O and improving the stability of the structure. Furthermore, this change in the microstructure makes the phase transition more reversible. This study aimed to provide a theoretical framework for further improve the electrochemical performance of similar anionic redox systems and provide insights into the activation mechanism of the anionic redox reaction.
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