Enhanced Oxygen Redox Activity and Structure Stability of P2‐Type Manganese‐Based Cathodes Through Medium‐Entropy Strategy

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作者
Dongxiao Wang,Yuxuan Liu,Z. G. Wang,Wei Su,Xingguo Qi,Huican Mao,Kan Zhang,Shigang Lu,Bingkun Guo,Yingchun Lyu
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:13 (13): e18795-e18795
标识
DOI:10.1002/advs.202518795
摘要

Oxygen redox reaction offers a promising strategy to enhance the energy density of manganese-based layered transition-metal oxides, yet the associated multiple structural transitions and volume changes usually undermine long-term stability. Entropy stabilization, which leverages elemental synergy to improve structural robustness, has emerged as a promising solution. Here, we integrate ionic potential into medium-entropy design to guide element selection. Taking Na0.67Ni0.33Mn0.67O2 as an example, doping with multiple low ionic potential elements elevates O 2p degeneracy, thereby enhancing and stabilizing high voltage oxygen redox reactions. A medium-entropy P2-type oxide, Na0.8Li0.1Ni0.1Cu0.1Ti0.1Mn0.6O2, demonstrates a high reversible capacity of 223.7 mAh g-1 and an energy density of 616.3 Wh kg-1, while maintaining 87% capacity retention over 200 cycles. It markedly suppresses transition metal layer gliding and Jahn-Teller distortion, stabilizes Mn3+ against disproportionation to preserve Mn redox activity and suppress voltage decay, while detrimental phase transitions are fully inhibited. This strategy simultaneously boosts reversible capacity and leverages entropy-driven phase stabilization, offering a practical route toward next-generation, high-capacity, durable sodium-ion batteries.
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