Preparation and electrochemical performance of sodium manganese oxides as cathode materials for aqueous Mg-ion batteries

近年来镁离子电池正极材料的研发成为研究热点, 提高电池的高倍率性能和循环稳定性成为主要研究目标. 本文采用水热法制备了纳米线和纳米片共混结构的钠锰氧化物(Na_0.55Mn₂O₄·1.5H₂O)纳米材料, 并用X−射线衍射和扫描电子显微镜进行表征, 通过充放电测试仪和电化学工作站进行变倍率充放电循环和变扫速循环伏安测试. 结果表明水热反应时间对材料的相结构和形貌组成影响显著, 其中水热反应72 h样品(NMO-72)中纳米片和纳米线形成紧密共混, 纳米片有效填充到纳米线交叉空隙中, 提高了材料的振实密度. 并且NMO-72材料具有更高的放电比容量和倍率循环性能. 在50 mA·g^–1电流密度下, NMO-72的放电比容量达到229.1 mAh·g^–1; 在1000 mA·g^–1电流密度下, NMO-72材料的放电比容量稳定在81 mAh·g^–1; 而电流密度再次回到50 mA·g^–1时, 其放电比容量稳定保持在164.7 mAh·g^–1. 同时, 循环伏安测试表明NMO-72材料与其他材料相比, 具有最佳的镁离子扩散动力学性能, 由此NMO-72材料具有更为优异的可逆比容量、高倍率性能和循环稳定性.