Self-optimizing weak solvation effects achieving faster low-temperature charge transfer kinetics for high-voltage Na3V2(PO4)2F3 cathode

阴极 电解质 材料科学 动力学 溶剂化 化学物理 离子 活化能 化学工程 物理化学 电极 化学 有机化学 量子力学 物理 工程类
作者
Liang Deng,Kokswee Goh,Fu‐Da Yu,Yang Xia,Yunshan Jiang,Ke Wang,Yi Han,Lan‐Fang Que,Jia Zhou,Zhenbo Wang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:44: 82-92 被引量:54
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2021.10.012
摘要

Various properties of sodium ion batteries deteriorate severely when dropping to subzero temperature. Herein, we reveal an accelerated charge-transfer mechanism for high-voltage Na3V2(PO4)2F3 cathode through constructing weakly-solvating architecture, which endows it with superior temperature adaptability (capacity retention of C−25∘C/C25∘C reaches 90.8%). The resulting weak solvation effects synergistically lower the activation energy barrier for charge-transfer reactions, thus accelerating the kinetics at low temperature and increasing the energy density by ∼75 Wh Kg−1. Ab initio molecular dynamics calculations show that a weakly-solvating structure forms spontaneously in a low-concentration electrolyte (merely 0.3 M) and thereby facilitates Na+ desolvation process. Besides, visual TOF-SIMS confirms the construction of a dense and uniform cathode/electrolyte interface layer, which optimizes the interface chemistry and improves the interfacial kinetics. In-situ and ex-situ XRD also evidence a smaller degree of structural evolution of the Na3V2(PO4)2F3 cathode, which contributes to long-term durability (attaining a high capacity retention of 93.4% after 1000 cycles at −25 °C). Furthermore, it is demonstrated that under such extreme conditions the Na3V2(PO4)2F3||hard-carbon full cell functions well for over 300 h. These findings elucidate the roles of weak solvation construction in realizing faster kinetics for high-voltage cathodes and provide a feasible pathway for achieving more practical sodium ion batteries.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
罗大黑呀给罗大黑呀的求助进行了留言
刚刚
阿基米德发布了新的文献求助20
1秒前
廉不可发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
3秒前
张硕士完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
Akim应助努力的学采纳,获得10
5秒前
情怀应助能干的夏柳采纳,获得10
5秒前
5秒前
格局太小发布了新的文献求助10
5秒前
CodeCraft应助迅速小鸭子采纳,获得10
6秒前
bkagyin应助马晨妍采纳,获得10
6秒前
张硕士发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
学术小混子完成签到,获得积分10
11秒前
个性的紫菜应助格局太小采纳,获得20
12秒前
13秒前
13秒前
Silverexile发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
皮卡兔发布了新的文献求助10
14秒前
poijegioa发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
天真的旭尧完成签到,获得积分10
16秒前
蓬莱塔图完成签到 ,获得积分10
17秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得30
17秒前
Ko应助科研通管家采纳,获得30
17秒前
大模型应助紧张的沧海采纳,获得30
17秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
木易发布了新的文献求助20
18秒前
高分求助中
The three stars each : the Astrolabes and related texts 1070
Manual of Clinical Microbiology, 4 Volume Set (ASM Books) 13th Edition 1000
Hieronymi Mercurialis Foroliviensis De arte gymnastica libri sex: In quibus exercitationum omnium vetustarum genera, loca, modi, facultates, & ... exercitationes pertinet diligenter explicatur Hardcover – 26 August 2016 900
Sport in der Antike 800
De arte gymnastica. The art of gymnastics 600
Sport in der Antike Hardcover – March 1, 2015 500
Boris Pesce - Gli impiegati della Fiat dal 1955 al 1999 un percorso nella memoria 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2403315
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2102258
关于积分的说明 5304249
捐赠科研通 1829828
什么是DOI,文献DOI怎么找? 911891
版权声明 560458
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 487498