O3型層状カトド材料の構造調節により,高容量および長サイクルナトリウムイオン電池が可能になる

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 固体化学

背景:

• O3-NaNi1 / 3Fe1 / 3Mn1 / 3O2は,ナトリウムイオン電池のための費用対効果の高いカトド材料です.
• この材料は,相移行と遅いイオン拡散により,サイクル安定性が低下しています.

研究 の 目的:

• O3-NaNi1 / 3Fe1 / 3Mn1 / 3O2の構造的安定性と電気化学的性能を改善する.
• 材料の特性と性能に対するZn/Ti共ドーピングの影響を調査する.

主な方法:

• 単純な固体反応を用いて,Na{\ Ni1/3Fe1/3Mn1/3) 0.95Zn0.025Ti0.025O2 (NFMZT) を合成した.
• 徹底した実験調査と理論的計算が用いられました.
• 電気化学的性能はサイクルテストと速度能力測定によって評価された.

主要な成果:

• Zn/Tiの共用ドーピングは,O3 → P3段階の移行を効果的に遅らせ,ヤーン-テラー歪みを緩和しました.
• NFMZTカトッドは優れた可逆容量 (0.1Cで141.4mAhg-1) を示し,1Cで400サイクル後に80.0%の容量を維持した.
• 5°Cで101.0mAhのg-1で,原材料よりも優れた性能を達成しました.

結論:

• Zn/Tiの共ドーピングは,ナトリウムイオン電池のO3型層酸化物の性能を高めるための実行可能な戦略です.
• 合理的な局所構造工学は,高度なカトド材料の開発に不可欠です.
• 最適化されたNFMZTカトドは,ナトリウムイオン電池の応用に実用性を示しています.