纳西康型NaTi₂(PO₄)₃表面改性O3型NaNi_0.3Fe_0.2Mn_0.5O₂用于离子电池的高性能阴极材料

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 离子电池 (SIB) 由于其低成本和丰富的,对储能具有吸引力.
• O3型层氧化物是有希望的SIB阴极材料,但在动力学和结构稳定性方面面临挑战.
• O3-NaNi_{0.3}$Fe$_{0.2}$Mn$_{0.5}$O$_{2}$ (NFM) 是一个潜在的阴极材料,受到这些问题的限制.

研究的目的:

• 为了提高SIBs的O3-NaNi$_{0.3}$Fe$_{0.2}$Mn$_{0.5}$O$_{2}$阴极材料的电化学性能.
• 为了研究 NaTi$_{2}$(PO$_{4}$) $_{3}$ (NTP3) 表面修饰对 NFM 的影响.
• 为了提高阴极的动力学,结构稳定性和循环稳定性.

主要方法:

• 表面修改O3-NaNi$_{0.3}$Fe$_{0.2}$Mn$_{0.5}$O$_{2}$使用湿化学涂层方法与NaTi$_{2}$(PO$_{4}$) $_{3}$.
• 修改材料 (NFM@NTP3) 的结构性和电化学性质的表征.
• 在特定的电压窗口内进行电化学测试,包括循环性能和速率能力.

主要成果:

• NaTi$_{2}$(PO$_{4}$) $_{3}$涂层为快速的Na$^{+}$迁移提供了一个3D通道,并保护电极-电解质接口.
• 在NFM的过渡金属层中入Ti$^{4+}$增强了结构稳定性,并降低了Na$^{+}$的扩散阻力.
• 该涂层有效地抑制了循环过程中的O3-P3相变和体积变化.
• NFM@NTP3表现出优异的容量保留 (86%在1C的300个循环中) 和高速率能力 (107mAh在10C).

结论:

• 用NaTi$_{2}$(PO$_{4}$) $$_{3}$进行表面修改是一种简单有效的策略,可以提高SIB的O3型层氧化物阴极的性能.
• 增强的稳定性和动力学有助于优越的电化学性能.
• 这种方法为开发高性能阴极材料提供了可行的途径,用于实际的离子电池应用.