ナトリウムイオン電池のピロホスファートカトドの異常なマンガンの活性化:実験と理論の研究を組み合わせた研究
Chan Sun Park1, Heejin Kim, Rana A Shakoor
1Graduate School of EEWS (WCU), Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Yuseong-gu, Daejeon 305-701, Republic of Korea.
Journal of the American Chemical Society
|January 29, 2013
まとめ
ナトリウムイオン電池 (SIB) は,大規模なエネルギー貯蔵のために豊富な材料を使用します. 新しいMn基のピロホスファートNa2MnP2O7は,カトド材料として顕著な電気化学的活性と安定性を示しています.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 電気化学 電気化学について
- コンピューティング・ケミストリー
背景:
- ナトリウムイオン電池 (SIB) は,豊富なナトリウム資源により,エネルギー貯蔵のための費用対効果の高い代替案を提供します.
- 高性能カトド材料の開発は,SIB技術の進歩に不可欠です.
- マンガン基の材料は,しばしば遅い動力学で課題に直面し,そのアプリケーションを制限します.
研究 の 目的:
- SIB用の新しいカトド材料として,MnベースのピロフォスファートであるNa(2) MnP(2) O(7) を導入する.
- Na(2) MnP(2) O(7) の電気化学的性質と性能を調査する.
- 最初の原理の計算を使用して,その強化された運動の起源を明らかにする.
主な方法:
- 室温での電気化学試験 (サイクル,速度能力)
- 結晶構造と原子の再編成を分析するための第一原理計算.
- リチウムの同位体であるLi(2) MnP(2) O ((7) と比較する.
主要な成果:
- Na(2) MnP(2) O(7) は,90 mAh g(-1) の可逆容量で,~3.8 V vs Na/Na(+) で良好な電気化学的活性を示しています.
- 優れたサイクリング安定性 (30サイクル後の96%の保持率) とレートパフォーマンス (0.05Cから1Cへの70%の保持率) が観察されました.
- 第一原理の計算により,コーナーシェアリング構造は,Jahn-Teller歪みの柔軟な対応を容易にし,運動性を高めることが明らかになった.
結論:
- Na(2) MnP(2) O(7) は,室温で優れた電気化学性能を示すSIBのための有望なカトド材料です.
- 強化された動力学は,リウムの同位体とは異なり,歪みを収納する結晶構造の能力に起因する.
- 原子の再編成を分析する計算戦略は,新しいSIBカトド材料の発見を導くことができます.
