电子状态量身定制和固定效应促进高功率离子储存面向空心P2型阴极材料的高功率储存
Mengting Liu1, Bin Wu2,3, Duo Si1
1Center of Nanomaterials for Renewable Energy, State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, School of Electrical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaanxi 710049, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|November 13, 2023
概括
在P2型层叠的过渡金属氧化物中替代,通过提高结构稳定性和离子扩散来增强离子储存. 这创造了一个有前途的阴极材料作为离子电池的替代品.
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
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- P2型分层过渡金属氧化物 (NaTMO2) 在相变和离子扩散方面面临挑战,限制了它们在能量储存中的使用.
- 开发稳定高效的阴极材料对于推进离子电池技术至关重要.
研究的目的:
- 通过解决相变和离子扩散限制,提高P2型Na0.67Ni0.33Mn0.67O2的电化学性能.
- 研究 (Mg2+) 替代和独特的定向空洞杆状结构对材料特性和性能的协同效应.
主要方法:
- 协同作用的策略包括Mg2+的替换成Na0.67Ni0.33Mn0.67O2与面向的空洞杆状结构.
- 使用第一原则计算和多样化的动态分析来理解潜在的机制.
主要成果:
- 2+的替代促进了阳离子氧氧氧还氧反应和电子导电性,通过在费米水平上增加电子状态.
- 2+的支柱效应和面向空洞结构改善了结构稳定性,将体积变化减少到8%,并增强了Na+扩散.
- 由此产生的Na0.67Mg0.08Ni0.25Mn0.67O2阴极表现出优越的速率能力,高能量密度,以及用于离子存储的循环稳定性.
结论:
- 协同作用的策略有效地克服了P2型NaTMO2阴极的局限性.
- 这项研究为设计离子电池的先进阴极材料提供了宝贵的见解,作为离子电池的可持续替代品.
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