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Updated: May 2, 2026

Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

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Published on: November 11, 2013

O3型ナトリウムイオン電池における無秩序な相変化と多段階の相変化抑制効果の多要素ドーピング規制

Zongchang Li¹, Wen Xi¹, Zhuo Jiang¹

¹Faculty of Materials Science and Chemistry, China University of Geosciences, Wuhan, 430074, China.

Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)

|August 22, 2025

まとめ

Ti,Fe,AlでO3型ナトリウムイオン電池カトドをテナードーピングすると,構造の安定性とサイクル性能が向上する. 3Dプリントと組み合わせたこのアプローチは高性能ナトリウムイオン電池のカトドの開発に新しい戦略をもたらします

科学分野:

材料科学
電気化学
エネルギー貯蔵

背景:

O3型層状ナトリウムイオン電池 (SIB) のカソッド材料は高容量であるが,相変化と体積変化により,サイクル安定性が低下している.
既存のカトド材料は,実際のSIBアプリケーションの構造的完全性と電気化学性能の改善を必要とする.

研究の目的:

安定した高性能のO3型ナトリウムイオン電池のカトド材料を開発する.
NaNi0.5Mn0.5O2の構造的および電気化学的性質に対するTi,Fe,Alの共用ドーピングの影響を調査する.
先進的なSIBカトドの製造のための3Dプリントの可能性を探求する.

主な方法:

Ti,Fe,Alと併用されたO3型ナニ0.5Mn0.5O2カトド材料 (NaNi0.40Mn0.40Ti0.13Fe0.06Al0.01O2,NaNMTFA) の合成と特徴付け
電気化学試験,加熱サイクル,速度能力試験,長期サイクル性能評価を含む.
3Dプリントされた NaNMTFA 半導体HC の製造と試験

主要な成果:

NaNMTFAカトッドは,三重ドーピングによる構造安定性の向上により,幅広い電圧範囲で抑制された相変遷と固体溶液反応を示した.
材料は0.1Cで125.1mAhg-1の可逆容量を提供し,200サイクルで82.2%の保持率で1Cで103.4mAhg-1を維持しました.
3Dプリントしたフルセルでは,1°Cで118.7 mAh g-1を達成し,100サイクル後に88.9%の容量保持を達成し,従来の電極を上回った.

結論:

Ti,Fe,Alの共ドーピングは,格子歪みを軽減し,層間相互作用を強化することによって,O3型SIBカトードの構造的安定性と電気化学性能を効果的に向上させます.
3Dプリントは,従来の方法と比較して優れた性能を可能にする,高性能のO3型SIBカトドの最適化のための有望な製造技術です.

キーワード:

3Dプリント O3型層状酸化物多要素ドーピング段階移行ナトリウムイオン電池

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