Synergistically enhanced structural, thermal and interfacial stability of K0.45MnO2 via tailoring the local structure for high-energy and high-power potassium-ion batteries

材料科学 阴极 电化学 结构稳定性 热稳定性 八面体 电解质 离子 电池(电) 化学工程 纳米技术 结晶学 晶体结构 电极 化学 功率(物理) 热力学 物理化学 工程类 有机化学 物理 结构工程
作者
Yan Huang,Xinyuan Zhang,Hezhe Lin,Zhixuan Wei,Yi Zeng,Xin Ge,Wei Zhang,Sheng Wang,Jin Xu,Zexiang Shen,Fei Du
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:453: 139571-139571 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.139571
摘要

• The Jahn-Teller distortion of Mn 3+ has been suppressed via microstructural engineering by Al substitution. • High bonding strength between Al and O is found to further improve structural and thermal stability. • K 0.45 Mn 0.9 Al 0.1 O 2 cathode demonstrates enhanced long-term stability and superior safety in comparison with K 0.45 MnO 2 . Mn-based layered oxides are widely considered as cost-effective cathodes for K-ion batteries (KIBs), whereas the local lattice distortion induced by the Jahn-Teller effect of Mn 3+ usually results in limited capacity and unsatisfactory cycling lives. Herein, a new P3-type K 0.45 Mn 0.9 Al 0.1 O 2 material is designed via riveting electrochemical inactive Al 3+ in the octahedral Mn 3+ sites, which is experimentally proved to play a key role in suppressing misfit dislocations at the atomic scale, enlarging the spacing of K + layers, relieving exothermic phase transition at elevated temperature and helping to form a stable and uniform cathode electrolyte interphase (CEI) layer synergistically. Thanks to these inherent merits, K 0.45 Mn 0.9 Al 0.1 O 2 delivers a high specific capacity of 152 mAh g -1 at 20 mA g -1 and excellent cyclic performance with capacity retention of 67 % over 1000 cycles, much superior to K 0.45 MnO 2 . Impressively, the full battery achieves a high energy (291 Wh kg −1 ) and power (843 W kg −1 ) densities over state-of-the-art layered cathodes for KIBs. This study not only provides a facile and effective strategy to jointly enhance the structural, thermal and interfacial stability of Mn-based layered cathodes, but also the underlying mechanism revealed here sheds light on designing novel cathodes via tailoring the local structural environments.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
ldzjiao完成签到 ,获得积分10
1秒前
coolkid发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
书剑飞侠完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
xwl发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
木冉完成签到 ,获得积分10
5秒前
安白枫发布了新的文献求助10
7秒前
121212完成签到,获得积分10
7秒前
朴素千亦发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
lzz完成签到,获得积分20
10秒前
YCH完成签到,获得积分10
11秒前
顾矜应助hhh采纳,获得10
11秒前
Hello应助hhh采纳,获得10
11秒前
隐形曼青应助hhh采纳,获得10
11秒前
JamesPei应助hhh采纳,获得10
11秒前
Lucas应助hhh采纳,获得10
11秒前
orixero应助hhh采纳,获得10
11秒前
Nico应助hhh采纳,获得10
11秒前
傲娇的又夏应助hhh采纳,获得10
11秒前
Nico应助三微之廿采纳,获得10
12秒前
DXX关注了科研通微信公众号
13秒前
LcnTCM发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
15秒前
Nico应助coolkid采纳,获得10
16秒前
仲大船完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
李lll发布了新的文献求助10
21秒前
茉莉猫哟应助tansl1989采纳,获得10
22秒前
24秒前
滕十八发布了新的文献求助30
24秒前
愤怒的冰菱完成签到,获得积分10
25秒前
27秒前
小马甲应助辜越涛采纳,获得10
27秒前
顾矜应助小7采纳,获得10
27秒前
Aleioy完成签到,获得积分10
28秒前
ZJING9完成签到,获得积分10
28秒前
高分求助中
【重要!!请各位用户详细阅读此贴】科研通的精品贴汇总(请勿应助) 10000
Plutonium Handbook 1000
Three plays : drama 1000
International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants (Madrid Code) (Regnum Vegetabile) 1000
Semantics for Latin: An Introduction 999
Ultra-Wide Bandgap Semiconductor Materials 600
Psychology Applied to Teaching 14th Edition 600
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 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4089776
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3628449
关于积分的说明 11504384
捐赠科研通 3340911
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1836503
邀请新用户注册赠送积分活动 904464
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 822341