化调制缺陷化学向高性能层阴极发展
Haoji Wang1, Yidan Xu1, Yongshuai Tong2
1College of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China.
The journal of physical chemistry letters
|June 24, 2024
概括
通过增加氧气空缺来增强分层的过渡金属氧化物,可以提高电化学性能. 这一战略提高了高能量密度离子电池的循环稳定性和速率能力.
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:
- 层层的过渡金属氧化物往往有不良的循环稳定性和速率性能,特别是在高电荷状态下.
- 容量衰减和体积变化是开发高能量密度离子电池的重大挑战.
研究的目的:
- 为了研究调制缺陷度,特别是氧空缺对NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2分层氧化物的电化学行为的影响.
- 开发一种提高离子电池阴极性能的策略.
主要方法:
- 通过在富含氧气的大气中化来合理调节缺陷度,以增加散装空缺.
- 使用电子磁共振 (EPR) 进行表征,以确认增加的氧空缺.
- 电化学测试,包括循环性能和速率能力测量.
- 在现场进行X射线衍射 (XRD) 来监测循环过程中的体积变化.
主要成果:
- 在NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2阴极中氧气空缺的丰富显著提高了氧化还原反应的可逆性.
- 富含氧气空位的正极表现出更高的初始库伦比克效率 (90.0%) 和在初始充/放电期间减少体积变化.
- 证明了卓越的循环稳定性和速率性能,在0.5 C (145.2 mAh g-1) 的100个循环后,完整的电池保持了78.3%的容量.
结论:
- 增加氧气空位度是一种可行的策略,可以提高分层过渡金属氧化物阴极的电化学性能.
- 这种方法导致增强的循环稳定性,更好的速率能力和更高的库伦比克效率,用于离子电池.
- 这些发现为设计高能量密度Na+交天体提供了一条途径.
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