Zr-doped P2-Na0.75Mn0.55Ni0.25Co0.05Fe0.10Zr0.05O2 as high-rate performance cathode material for sodium ion batteries

电化学 材料科学 阴极 晶体结构 兴奋剂 离子 空位缺陷 晶格常数 电导率 化学 结晶学 冶金 物理化学 电极 衍射 光电子学 有机化学 物理 光学
作者
Zhengyao Li,Rui Gao,Limei Sun,Zhongbo Hu,Xiangfeng Liu
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier BV]
卷期号:223: 92-99 被引量:102
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2016.12.019
摘要

In this work, Zr4+ doped P2-Na0.75Mn0.55Ni0.25Co0.05Fe0.10Zr0.05O2 has been synthesized and investigated as high-rate sodium-ion battery cathode material for the first time. XRD results indicate that Zr-ion with a big size cannot completely dissolve into the crystal structure, but the residual ZrO2 shows little impact on the electrochemical performance in comparison with the post-added ZrO2. With the substitution of Zr4+ for Fe3+, the lattice parameter a decreases but c increases, resulting in the reduced lattice volume. In comparison with the Zr-free sample, Na0.75Mn0.55Ni0.25Co0.05Fe0.10Zr0.05O2 (Zr05) can deliver a discharge capacity of about 95, 74, 61 and 53 mAh g−1 at 2C, 5C, 8C and 10C. At the current density of 2C, the capacity retention after 100 cycles has increased from 57% of Zr0 to 74% of Zr05. The results demonstrate that Zr-ion substitution can effectively improve the rate performance and cycling stability of P2-structure cathode materials. The role of Zr4+ can be summarized as follows: (1) Zr-O (△Hf298K(Zr-O) = 760 kJ mol−1) has a stronger bond energy than that of FeO (△Hf298K(Fe-O) = 409 kJ mol−1), which enhances the structure stability and cycling performance; (2) the aliovalent substitution of Zr4+ for Fe3+ enhances the electronic conductivity, which is favorable for the rate capability; (3) the substitution of Zr4+ for Fe3+ can be beneficial to Na+ conduction because it increases disorder in the transition metal (TM) layers and can prevent Na+/vacancy ordering, which further enhances the rate capability.
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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
星辰大海应助酷酷的靖采纳,获得10
1秒前
napnap完成签到 ,获得积分10
1秒前
科研通AI6应助yolo采纳,获得10
2秒前
感动的又槐完成签到 ,获得积分10
2秒前
朴实子骞完成签到 ,获得积分10
3秒前
i3utter发布了新的文献求助10
4秒前
正己化人应助奔波儿灞采纳,获得10
4秒前
5秒前
liushu发布了新的文献求助10
5秒前
林海之光发布了新的文献求助10
6秒前
失眠语蓉完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
Jasper应助喵喵采纳,获得10
7秒前
zhouyan完成签到,获得积分10
8秒前
菜菜的黄发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
proverby发布了新的文献求助10
10秒前
yolo完成签到,获得积分20
11秒前
14秒前
15秒前
15秒前
16秒前
无情的冰香完成签到 ,获得积分10
16秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
17秒前
yolo发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
科研通AI5应助菜菜的黄采纳,获得10
17秒前
17秒前
科研通AI6应助z21采纳,获得20
17秒前
18秒前
CodeCraft应助xiaotu采纳,获得10
18秒前
喵喵发布了新的文献求助10
20秒前
notfound发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
syy发布了新的文献求助100
21秒前
李可发布了新的文献求助10
21秒前
缓慢的星星完成签到,获得积分10
22秒前
24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
Nuclear Fuel Behaviour under RIA Conditions 500
A coordinated control system for truck cabin suspension based on model predictive control 410
Sociologies et cosmopolitisme méthodologique 400
Why America Can't Retrench (And How it Might) 400
Another look at Archaeopteryx as the oldest bird 390
Optimization and Learning via Stochastic Gradient Search 300
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 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4680491
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4056571
关于积分的说明 12543480
捐赠科研通 3751285
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2071760
邀请新用户注册赠送积分活动 1100984
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 980345