高电压Na_0.76Ni_0.25-MgMn_0.75O_2-F 阴极通过一步在现场改进MgF₂ 兴奋剂,具有优越的低温性能和超稳定的空气稳定性

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:

• P2--氧化物 (NaMnO₂) 显示出由于良好的Na⁺导电性和稳定性,对离子电池有希望.
• 挑战包括平衡能量密度和循环稳定性,常常受到Mn3+ Jahn-Teller扭曲和阳离子活动的阻碍.

研究的目的:

• 开发一个P2-Na_0.76Ni_0.225Mg_0.025Mn_0.75O_1.95F_0.05阴极材料,使用一个一步的现场MgF₂战略.
• 为了提高P2-Na_xMnO₂阴极的储存性能,结构完整性和水/空气稳定性.

主要方法:

• 通过一阶段的现场MgF₂策略合成了一种新的阴极材料,部分取代Mg为Ni和F为O.
• 研究的电化学性能,包括容量,循环稳定性和在不同电压窗口内的工作潜力.
• 使用现场EIS,现场XRD和现场XPS来阐明Na存储机制.

主要成果:

• 经MgF₂修改的阴极在≈3.48V下提供了132.9mA hg-1的高容量,在150个周期 (2-4.3V) 后保持83.0%.
• 在更高的电压下 (高达4.5V),它在100个循环后达到133.1 mA hg-1的72.8%的保留率,显著超过原始材料.
• 证明了极好的低温循环稳定性 (在150个循环后保持95.0%).

结论:

• 在现场的MgF₂策略有效地提高了P2-Na_xMnO₂阴极的电化学性能.
• 部分Mg替代和F结合改善了Ni2+/Ni4+和氧氧还氧活性,从而提高了容量和稳定性.
• 改性材料显示出实际大规模离子储能应用的巨大潜力.