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:111
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
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
酷波er应助古今奇观采纳,获得10
刚刚
yxl完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI6.4应助377采纳,获得10
4秒前
6秒前
Prejudice3完成签到,获得积分10
6秒前
9秒前
闪闪慕蕊完成签到 ,获得积分10
9秒前
尼莫完成签到,获得积分10
9秒前
11秒前
天天快乐应助温婉的篮球采纳,获得10
11秒前
白苹果完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
科研通AI6.2应助大豆采纳,获得10
14秒前
柒畔发布了新的文献求助10
15秒前
莳砜Sulfone完成签到 ,获得积分10
15秒前
automan发布了新的文献求助10
15秒前
17秒前
17秒前
cdhuang发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
轻松雨寒完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
Yasamin发布了新的文献求助10
22秒前
奇思妙想发布了新的文献求助10
22秒前
失眠的梦完成签到,获得积分20
25秒前
gq_kyt发布了新的文献求助10
27秒前
温婉的篮球完成签到,获得积分10
27秒前
华仔应助hyxxx采纳,获得30
28秒前
orixero应助孤独谷冬采纳,获得10
30秒前
35秒前
专注的凌丝给shisui的求助进行了留言
35秒前
bubble完成签到 ,获得积分10
37秒前
合适的夏寒完成签到,获得积分10
38秒前
华仔应助Yasamin采纳,获得150
40秒前
Dean应助体贴怜翠采纳,获得50
43秒前
乐观的问枫完成签到 ,获得积分10
45秒前
开放的正豪应助玛奇朵采纳,获得10
46秒前
46秒前
英姑应助柒畔采纳,获得10
47秒前
Lucas应助古今奇观采纳,获得10
48秒前
高分求助中
液晶指向矢仿真分析数据集 8888
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Dr. Dirk Wiechmann on Lingual Orthodontics: Part I 888
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
化工技术经济第五版电子版 500
Petrology and Plate Tectonics 500
Writing Systems 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6880529
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8580181
关于积分的说明 18229959
捐赠科研通 6263549
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3055054
关于科研通互助平台的介绍 2065338
邀请新用户注册赠送积分活动 2032715