Unraveling the functioning mechanism of fluorine-doping in Mn-based layered oxide cathodes toward enhanced sodium-ion storage performance

兴奋剂 电化学 氧化还原 离子 材料科学 八面体 氧化物 阴极 雅恩-泰勒效应 无机化学 化学工程 氧气 纳米技术 化学 电极 光电子学 冶金 物理化学 有机化学 工程类
作者
Xiaobai Song,Ruonan Liu,Junteng Jin,Xudong Zhao,Yao Wang,Qiuyu Shen,Ziqing Sun,Xuanhui Qu,Lifang Jiao,Yongchang Liu
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:69: 103377-103377 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103377
摘要

Manganese-based layered oxides with anionic redox activity are considered as one of the most promising cathode candidates for sodium-ion batteries (SIBs) owing to their abundant resources and high theoretical specific capacities. However, the severe Jahn-Teller (J-T) effect of Mn3+ and irreversible lattice oxygen loss result in rapid structural degradation and electrochemical performance deterioration. Herein, the functioning mechanism of F-doping in regulating the local and electronic structures of Mn-based layered oxides is unraveled. The introduction of the more electronegative F ions on one hand breaks the electronic symmetry of the MnO6 octahedra and effectively alleviates the J-T distortion, on the other hand suppresses the Zn ions migration through the strong Zn-F bonds and stabilizes the oxygen redox chemistry and facilitates the Na+ diffusion. The above reaction mechanisms are systematically validated by in-situ/ex-situ analyses and theoretical computations. As a result, the optimum P2-Na0.75Zn0.28Mn0.72O1.93F0.07 cathode demonstrates significantly improved rate capability (178.6 mAh g−1 at 0.1 C with 64.4 mAh g−1 at 10 C) and enhanced cycling durability (83.1% capacity retention over 400 cycles at 3 C) compared to the un-doped P2-Na0.75Zn0.28Mn0.72O2 material. This study clarifies the F-doping mechanism in layered oxides and provides new perspectives for designing high-energy and high-stability cathodes for 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
研友_Lw7OvL完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
mengmenglv完成签到 ,获得积分0
1秒前
JHL完成签到 ,获得积分10
2秒前
科研通AI2S应助cyy1226采纳,获得10
5秒前
研友_西门孤晴完成签到,获得积分10
6秒前
平常破茧完成签到 ,获得积分10
8秒前
Jyy77完成签到 ,获得积分10
8秒前
changjun完成签到,获得积分10
18秒前
xiaxia42完成签到 ,获得积分10
19秒前
无私的朝雪完成签到 ,获得积分10
25秒前
28秒前
Lensin完成签到 ,获得积分10
31秒前
乐人完成签到 ,获得积分10
33秒前
xx完成签到 ,获得积分10
35秒前
was_3完成签到,获得积分10
40秒前
Yes0419完成签到,获得积分10
46秒前
陶醉书包完成签到 ,获得积分10
57秒前
兔兔完成签到 ,获得积分10
1分钟前
哈哈呀完成签到 ,获得积分10
1分钟前
要笑cc完成签到,获得积分10
1分钟前
宣宣宣0733完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
胡质斌完成签到,获得积分10
1分钟前
eee应助hi_traffic采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
wmuer完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
cyy1226发布了新的文献求助10
1分钟前
cyy1226完成签到,获得积分10
1分钟前
优雅的平安完成签到 ,获得积分10
1分钟前
奇博士完成签到,获得积分10
1分钟前
柒八染完成签到 ,获得积分10
1分钟前
淡淡菠萝完成签到 ,获得积分10
1分钟前
莎莎完成签到 ,获得积分10
1分钟前
AURORA丶完成签到 ,获得积分10
1分钟前
清秀的不言完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
ISCN 2024 – An International System for Human Cytogenomic Nomenclature (2024) 3000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Mindfulness and Character Strengths: A Practitioner's Guide to MBSP 380
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3776037
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3321559
关于积分的说明 10206330
捐赠科研通 3036657
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1666435
邀请新用户注册赠送积分活动 797424
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 757839