在可充电Mg-Ion电池中运行Mg-Ion迁移机制的X射线衍射研究
Liang Yin1,2, Bob Jin Kwon3,2, Yunyeong Choi4
1X-ray Science Division, Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois 60439, United States.
Journal of the American Chemical Society
|July 8, 2021
概括
研究人员合成了一种用于高压Mg离子电池的新型MgCrMnO4阴极材料. 操作衍射揭示了离子迁移机制,对于优化电池性能和理解多价离子插入至关重要.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 无机化学
背景情况:
- 氧化物是多价离子电池的有希望的阴极材料.
- 了解电离子迁移是提高电池性能和周期寿命的关键.
研究的目的:
- 合成和表征一个高压氧化螺旋体阴极材料,MgCrMnO4.
- 调查Mg离子电池的充放电周期中的电离子迁移机制.
- 开发和使用先进的操作技术进行现场分析电池材料.
主要方法:
- 合成MgCrMnO4螺旋氧化物阴极材料
- 设计和实施定制操作电池设备.
- 使用高质量的操作数据采集的现场X射线衍射 (XRD).
- 密度函数理论 (DFT) 计算以支持实验结果.
主要成果:
- 通过18%的Mg/Mn反转成功合成了MgCrMnO4.
- 使用操作衍射量化宿主结构中的阴离子含量和迁移.
- 在过度放电时观察到可逆的Mg2+插入 (12%) 和部分可逆的Mg2+过量插入.
- 在插入/提取过程中在旋框架内重新分布的实验证据.
- 鉴定了反转的作为离子迁移,电压歇斯底里和不可逆转的结构变化的关键因素.
结论:
- MgCrMnO4是Mg离子电池的一个有前途的高压阴极材料.
- 操作衍射是阐明多价电池中的离子迁移机制的强大工具.
- 调整Mg/Mn反转提供了优化氧化石正极的策略.
- 了解电离迁移对于减轻电压歇斯底里和不可逆转的结构演变至关重要.
