选择性格子兴奋剂使得低成本,高容量和持久的二氧化分层阴极能够用于和的储存

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:

• 多层过渡金属氧化物对离子 (K$^+$) 电池具有前景,因为其高容量和合适的潜力.
• 在K$_{x}$MnO$_{2}$的内在问题限制了电化学性能.
• 开发具有成本效益和高性能的正极材料对于大规模储能至关重要.

研究的目的:

• 开发一种新的P3型层氧化物,以提高离子电池性能.
• 为了研究铜 (Cu) 和铁 (Fe) 协同兴奋剂对K$_{x}$MnO$_{2}$阴极性能的影响.
• 探索开发的材料在离子 (Na$^+$) 电池应用中的潜力.

主要方法:

• 一种新的P3型氧化物的合成:K$_{0.57}$Cu$_{0.1}$Fe$_{0.1}$Mn$_{0.8}$O$_{2}$.
• 该材料作为K$^+$和Na$^+$存储的阴极的电化学表征.
• 评估特定能力,速度能力和循环稳定性.

主要成果:

• 与原始的K$_{0.57}$Cu$_{0.1}$Fe$_{0.1}$Mn$_{0.8}$O$_{2}$相比,合的K$_{0.57}$Cu$_{0.1}$Fe$_{0.1}$Mn$_{0.8}$O$_{2}$具有更高的可逆特异容量 (135 mAh g$^{-1}$) 与原始的K$_{0.56}$MnO$_{2}$ (104 mAh g$^{-1}$) 相比.
• 在高电流密度下,和铁的联合注使容量增加了三倍,并提供超过500个周期的长期稳定性,保持68%.
• 对于离子储存,阴极提供高可逆容量144mAhg$^{-1}$的高速动力学和超过1000个周期.

结论:

• 与Cu和Fe的联合合显著提高了离子电池的K$_{x}$MnO$_{2}$的电化学特性.
• 开发的分层氧化物显示出作为可持续能源存储的成本效益高的阴极材料的潜力.
• 该材料还能够促进储存的能力为高性能离子电池提供了双重应用途径.