A Universal Strategy Based on Bridging Microstructure Engineering and Local Electronic Structure Manipulation for High-Performance Sodium Layered Oxide Cathodes

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作者
Haiyan Hu,Hongrui Wang,Yan‐Fang Zhu,Jiayang Li,Yi‐Feng Liu,Jingqiang Wang,Hanxiao Liu,Xin‐Bei Jia,Hongwei Li,Yu Su,Yun Gao,Shuangqiang Chen,Xiongwei Wu,Shi Xue Dou,Shulei Chou,Yao Xiao
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:17 (16): 15871-15882 被引量:63
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c03819
摘要

Due to their high capacity and sufficient Na+ storage, O3-NaNi0.5Mn0.5O2 has attracted much attention as a viable cathode material for sodium-ion batteries (SIBs). However, the challenges of complicated irreversible multiphase transitions, poor structural stability, low operating voltage, and an unstable oxygen redox reaction still limit its practical application. Herein, using O3-NaNi0.5Mn0.5–xSnxO2 cathode materials as the research model, a universal strategy based on bridging microstructure engineering and local electronic structure manipulation is proposed. The strategy can modulate the physical and chemical properties of electrode materials, so as to restrain the unfavorable and irreversible multiphase transformation, improve structural stability, manipulate redox potential, and stabilize the anion redox reaction. The effect of Sn substitution on the intrinsic local electronic structure of the material is articulated by density functional theory calculations. Meanwhile, the universal strategy is also validated by Ti substitution, which could be further extrapolated to other systems and guide the design of cathode materials in the field of SIBs.
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