Interlayer Entropy Engineering Inducing the Symmetry‐Broken Layered Oxide Cathodes to Activate Reversible High‐Voltage Redox Reaction

材料科学 阴极 插层(化学) 氧化物 电化学 金属 离子 化学工程 电极 纳米技术 无机化学 化学 物理化学 工程类 有机化学 冶金
作者
Jianhua Zhang,Wenbin Li,Jiayi Yang,Jingjing Wang,Qi Dong,Xiyu Wang,Yumei Wu,Yang Ren,Xifei Li
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (35) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202401443
摘要

Abstract The as‐reported doping entropy engineering of electrode materials that are usually realized by the sharing of multiple metal elements with the metal element from the lattice body, potentially has three shortages of stringent synthesis conditions, large active element loss, and serious lattice distortion. Herein, an interlayer entropy engineering of layered oxide cathodes is proposed, where the multiple metal ions are simultaneously intercalated into the same interlayer sites, thus avoiding the three shortages. Concretely, a novel interlayer medium‐entropy V 2 O 5 ((MnCoNiMgZn) 0.26 V 2 O 5 ∙0.84H 2 O) is successfully constructed by a one‐step hydrothermal method. The interlayer medium‐entropy effect is revealed to be that five metal ions pre‐intercalation induces the local symmetry‐broken [VO 6 ] octahedra in bilayer V 2 O 5 , thus activating the reversible high‐voltage redox reaction, inhibiting the layer slip and following phase transformation by its pinning effect, and enhancing the charge transfer kinetics. As a result, the medium‐entropy cathode realizes the trade‐off between specific capacity and structural stability with a discharge capacity of 152 mAh g −1 at 0.1 A g −1 after 100 cycles, and a capacity retention rate of 98.7% at 0.5 A g −1 after 150 cycles for Li + storage. This engineering provides a new guideline for the rational design of high‐performance layered oxide cathodes.
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