Strengthening Transition Metal–Oxygen Interaction in Layered Oxide Cathodes for Stable Sodium-Ion Batteries

材料科学 阴极 氧化物 过渡金属 氧气 钠 离子 无机化学 金属 化学工程 纳米技术 化学 冶金 催化作用 物理化学 有机化学 工程类
作者
Junyi Dai,Jiahao Li,Yu Yao,Yanru Wang,Mingze Ma,Ruilin Bai,YinBo Zhu,Xianhong Rui,HengAn Wu,Yan Yu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (11): 11197-11209 被引量:66
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c18526
摘要

Abstract P2-type layered oxides, such as Na0.67Ni0.33Mn0.67O2, represent a promising class of cathode materials for Sodium-ion batteries (SIBs) due to their high theoretical energy density. However, their cycling stability is often compromised by severe phase transitions and irreversible lattice oxygen redox reactions at high voltages. In this work, we develop a Zn and Al codoping approach to design a Na0.71Ni0.28Zn0.05Mn0.62Al0.05O2 (ZA-NNMO) cathode for stable SIBs. Geometric phase analysis reveals that the introduction of inert Zn significantly mitigates the lattice distortion and transition-metal-ion migration, thereby inhibiting detrimental phase transition and structural collapse. The doped Al element in the Mn site strengthens the Al–O interaction, facilitating reversible O2––O2n– (0 < n < 4) reactions at high voltages and effectively curtailing irreversible lattice oxygen oxidation, as confirmed by in situ differential electrochemical mass spectrometry. As a result, the ZA-NNMO cathode delivers superior electrochemical performance in terms of high output voltage of 3.6 V, highly competitive energy density of 470 W h kg–1 and good cyclability (80.2% of capacity retention after 1400 cycles at 1.0 A g–1). This work presents a robust methodology for improving the reversibility and stability of layered oxide cathodes in SIBs.
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
刚刚
谷谷完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
清新的饼干完成签到,获得积分10
1秒前
负责雪莲完成签到,获得积分10
1秒前
wuta发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
taoman完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
keyanbaicai发布了新的文献求助20
2秒前
光亮未来发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
kangkang发布了新的文献求助10
3秒前
咩咩关注了科研通微信公众号
3秒前
123晨+完成签到,获得积分10
3秒前
DW的应助被月儿采纳,获得10
3秒前
汉堡包的应助被jinze采纳,获得10
4秒前
大力衫发布了新的文献求助10
4秒前
猫元完成签到,获得积分20
4秒前
可爱的函函的应助被月亮啊采纳,获得10
4秒前
windy完成签到,获得积分10
5秒前
深情安青的应助被相思赋予谁采纳,获得10
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
现代海瑶完成签到,获得积分10
6秒前
我是老大的应助被干净采纳,获得10
6秒前
6秒前
shinian发布了新的文献求助10
6秒前
柯卿彦发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
独特觅翠发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
天天快乐的应助被闪闪的立诚采纳,获得10
7秒前
景麟完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
zhangchaobo发布了新的文献求助10
8秒前
传奇3的应助被LUXURY采纳,获得10
8秒前
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
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Critical Bildung: Hegel and the Logic of Diremption 500
桑白皮エキスの実験的, 臨床的育毛効果について 500
Qualitative Methodologies in Tourism Studies: Disrupting and Co-creating Critical Research 350
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8037050
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9472709
关于积分的说明 21261735
捐赠科研通 7606485
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3390285
关于科研通互助平台的介绍 2522154
邀请新用户注册赠送积分活动 2427617