高性能离子电池的Sb化双相P2/O3型Mn丰富多层氧化物阴极材料
Sidra Jamil1, Farhan Mudasar2,3, Tiange Yuan3
1Chongqing Key Laboratory for Advanced Materials and Clean Energies of Technologies, School of Materials and Energy, Southwest University, Chongqing 400715, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|March 18, 2024
概括
在富含的层状氧化物中用高价值的抗替代,通过稳定结构和改善离子扩散来增强离子电池阴极. 这为实际的储能应用提供了更高的容量和速度性能.
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:
- 富含的P2型层氧化物是离子电池的有希望的阴极材料.
- 这些材料由于相位过渡和过渡金属溶解而遭受容量衰减.
- 它们在大型离子电池中的实际应用受到结构稳定性差的阻碍.
研究的目的:
- 为了增强富含的P2型分层氧化物阴极的结构稳定性和电化学性能.
- 为了研究高价值 (Sb5+) 替代对阴极性能的影响.
- 探索高能量密度离子电池应用的潜力.
主要方法:
- 合成Sb5+替代的双相P2/O3分层氧化物阴极材料.
- 了解结构性和电子性质的第一原则计算.
- 电化学表征包括循环性能,速率能力和静电电荷-放电试验.
主要成果:
- 替代Sb5+成功地抑制了有害的P2-O2相变.
- 增强的Sb-O共价性通过减少氧气损失改善了结构稳定性.
- 修改后的阴极显示了扩大的晶格参数,促进了Na+的扩散动力学和热力学.
- 在0.1°C时达到142.6mAhg-1的放电容量,在高质量负载时达到优异的性能 (在0.2°C时达到131mAhg-1).
- 在5°C时证明了90.3mAhg-1的显著速率能力.
结论:
- 高价值的Sb5+兴奋剂是一种有效的策略,可以稳定富含Mn的多层氧化物阴极.
- 具有Sb5+替代的双相P2/O3结构提供了更好的结构完整性和电化学性能.
- 这种方法为开发高性能,实用的离子电池提供了可行的途径.
