高エントロピー構成戦略を用いて,優れた電気化学性能と熱安定性を持つナイオン層酸化物カトドを設計する
Feixiang Ding1,2, Chenglong Zhao1, Dongdong Xiao1
1Key Laboratory for Renewable Energy, Beijing Key Laboratory for New Energy Materials and Devices, Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China.
Journal of the American Chemical Society
|April 26, 2022
まとめ
ナトリウムイオン層酸化物 (NaTMO2) の高エントロピー構成は,構造を安定させ,性能と安全性を向上させます. この戦略は,相変化を緩和し,先進的なナトリウムイオン電池のイオン輸送を強化します.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- エネルギー貯蔵
背景:
- ナトリウムイオン電池 (SIB) は持続可能なエネルギー貯蔵の代替手段として普及しています.
- 層状酸化物カソッド (NaTMO2) はリチウム対称に類似しているが,Na+イオン特性による相変異のような課題に直面している.
- これらの移行は,電気化学的性能とサイクル安定性を妨げます.
研究 の 目的:
- NaTMO2 カトド材料の高エントロピー構成戦略を導入する.
- SIB カトドの構造的安定性と電気化学的性能を向上させる.
- ナトリウムイオン層の酸化カトドの安全性を向上させる.
主な方法:
- 拡張された層間隔を持つ多コンポーネントTMO2スラブの開発.
- 高エントロピー構造を用いて 層状の酸化物構造を安定させる
- 構造変化がナトリウム+輸送運動と材料の疲労に与える影響を調査する.
主要な成果:
- 高エントロピー戦略は,望ましくない相移行,ヤーン-テラー歪み,格子パラメータの変化を効果的に軽減します.
- 層間の距離が大きくなり,骨格構造が強化され,ナトリウム+輸送運動が改善される.
- 細胞内疲労裂痕の減少,移行金属溶解の抑制,および熱的安全性の向上が観察されました.
結論:
- 高エントロピーの構成は,NaTMO2カトドの限界を克服するための有望なアプローチを提供します.
- この戦略により,ナトリウムイオン電池の性能と安全性が著しく向上します.
- この発見は次世代の SIB カソード材料の開発に道を開く.
