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Mg/Ti doping co-promoted high-performance P2-Na0.67Ni0.28Mg0.05Mn0.62Ti0.05O2 for sodium-ion batteries

阴极 材料科学 空位缺陷 兴奋剂 氧化物 过渡金属 相(物质) 化学工程 阳离子聚合 离子键合 离子 无机化学 结晶学 冶金 物理化学 化学 催化作用 有机化学 工程类 高分子化学 生物化学 光电子学
作者
Zhi-Yu Xie,Xuanxuan Xing,Lianzheng Yu,Yuxin Chang,Ya‐Xia Yin,Li Xu,Mengmeng Yan,Sailong Xu
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:121 (20) 被引量:15
标识
DOI:10.1063/5.0121824
摘要

Transition-metal layered oxides (such as P2-Na2/3Ni1/3Mn2/3O2) are suggested as one type of the most potential cathode candidates for sodium ion batteries (SIBs) owing to their high capacity and low cost; however, they suffer from the structural damage and sluggish Na+ kinetics resulting from the undesirable phase transformation of P2−O2 and the Na+/vacancy ordering, respectively. Herein, a Mg/Ti co-doped P2-Na0.67Ni0.28Mg0.05Mn0.62Ti0.05O2 layered oxide is demonstrated as a high-efficiency cathode material for SIBs. The cathode delivers a high reversible capacity of 135.5 mAh g−1, good cycling stability (82.7 mAh g−1 upon 100 cycles at 0.1C), and an attractive energy density of 479.4 Wh Kg−1. Furthermore, the phase transition from the undesirable P2−O2 to the reversible P2−OP4 demonstrated by in situ XRD and the partially suppressed Na+/vacancy ordering as well as the improved electronic and ionic conductivities all give rise to the enhancement. These results show the important role of cationic co-doping in designing and preparing high-efficiency layered oxide cathode materials for SIBs.
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