Enhanced Ionic Transport and Structural Stability of Nb-Doped O3-NaFe0.55Mn0.45–xNbxO2 Cathode Material for Long-Lasting Sodium-Ion Batteries

离子半径 材料科学 离子 氧化物 离子键合 阳极 兴奋剂 离子电导率 插层(化学) 阴极 无机化学 分析化学(期刊) 电解质 化学工程 电极 化学 物理化学 光电子学 冶金 有机化学 工程类 色谱法
作者
Lei Zhang,Tao Yuan,Luke Soule,Hao Sun,Yuepeng Pang,Junhe Yang,Shiyou Zheng
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:3 (4): 3770-3778 被引量:49
标识
DOI:10.1021/acsaem.0c00238
摘要

Sodium-ion batteries (SIBs) are promising candidates for inexpensive and sustainable energy storage devices for the widespread utilization of intermittent renewable energy because of the natural abundance of sodium raw materials. However, since the ionic radius of Na+ is inherently larger than that of Li+, Na-based intercalation materials often suffer from poor stability and slow reaction kinetics. Regarding SIB cathodes, layered transition metals oxides (NaxTMO2) show promising theoretical capacities but low stability. In this work, a series of O3-NaFe0.55Mn0.45–xNbxO2 (x = 0, 0.01, 0.02, and 0.03) compounds are synthesized and show superior stability and rate-capability compared with the pure oxide. For instance, the best-performing sample, NaFe0.55Mn0.44Nb0.01O2, has a specific capacity of 127 mAh g–1 and 80% capacity retention over 100 cycles at 0.1 C. Ex situ X-ray diffraction (XRD) result shows that the Nb incorporation could suppress TMO2 slip and reduce the energy barrier of the O3–P3 phases' transition. When coupled with a hard carbon (HC) anode in a full cell, the battery exhibits significant weight and volume energy and power densities. It is believed that Nb-doping enlarges lattice spacing of the oxide and partially reduces Mn4+ to Mn3+, increasing the ionic conductivity of the cathodic materials.
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
科研通AI2S应助hhhh采纳,获得10
1秒前
1秒前
2秒前
fzh1234发布了新的文献求助10
2秒前
子川完成签到 ,获得积分10
2秒前
小陆发布了新的文献求助30
3秒前
无情人杰完成签到 ,获得积分20
3秒前
于芋菊应助温暖囧采纳,获得200
4秒前
4秒前
CipherSage应助安详的念桃采纳,获得10
4秒前
嘿嘿嘿完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
香蕉觅云应助鲨鱼辣椒793采纳,获得10
7秒前
嘿嘿嘿发布了新的文献求助10
8秒前
科研通AI5应助耍酷蝴蝶采纳,获得10
8秒前
8秒前
榆莘发布了新的文献求助10
10秒前
Wang发布了新的文献求助10
11秒前
13秒前
14秒前
烟柳画桥发布了新的文献求助10
16秒前
飞鱼完成签到,获得积分10
16秒前
科研通AI5应助疯狂吃辣采纳,获得10
16秒前
18秒前
天天快乐应助小陆采纳,获得10
18秒前
zho关闭了zho文献求助
18秒前
21秒前
充电宝应助成就初阳采纳,获得10
21秒前
硫化铅应助滕侑林采纳,获得10
22秒前
crookshanks88发布了新的文献求助10
23秒前
lxdhs完成签到 ,获得积分10
25秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
26秒前
缓慢的芸遥完成签到 ,获得积分10
27秒前
鲨鱼辣椒793完成签到,获得积分10
27秒前
27秒前
29秒前
高分求助中
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2500
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 450
A China diary: Peking 400
Brain and Heart The Triumphs and Struggles of a Pediatric Neurosurgeon 400
Cybersecurity Blueprint – Transitioning to Tech 400
Mixing the elements of mass customisation 400
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
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 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3784481
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3329665
关于积分的说明 10242830
捐赠科研通 3045021
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1671569
邀请新用户注册赠送积分活动 800396
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 759391