替代O3-NaNi0.5Mn0.3Ti0.2O2材料具有无序的过渡金属层和稳定的结构结构
1Department of Applied Chemistry, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209, China.
ACS applied materials & interfaces
|August 8, 2024
概括
这项研究通过将替换成NaNi0.5Mn0.5O2来增强离子电池,提高循环稳定性和速率性能. 经过修改的材料显示,在实际应用中,容量保留明显更好.
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:
- 像NaNi0.5Mn0.5O2 (NNM) 这样的O3类层氧化物是离子电池 (SIB) 的有希望的阴极材料,因为它们的容量和成本效益很高.
- 然而,它们的实际应用受到电化学循环过程中复杂的相位过渡的阻碍,导致长期稳定性不佳.
研究的目的:
- 通过将 (Ti) 引入O3型结构,合成一种经过修改的分层氧化物阴极材料NaNi0.5Mn0.3Ti0.2O2 (NNMT).
- 研究Ti替代对SIBs阴极材料的结构,电化学和循环特性的影响.
主要方法:
- 采用共同沉和高温固态合成来制造Ti替代的NNMT材料.
- 现场X射线衍射 (XRD) 用于分析结构变化和相位过渡.
- 通过静电循环和速率能力测试来评估电化学性能.
主要成果:
- 合成的NNMT表现出一个高的初始特异性容量151.4mAhg-1在1C.
- 4+的结合破坏了过渡金属层的秩序,减轻了不可逆转的相位过渡,增强了循环稳定性.
- 在150个循环后,NNMT的容量保留率为60.66%,比原始NNM (18.96%) 显著改善.
- 观察到出色的速率能力,在5°C下放电容量为86.8mAhg-1.
结论:
- 替代有效地提高了O3型层氧化物阴极的循环稳定性和速率性能.
- 由Ti4+引起的无序过渡金属层在抑制不可逆转的相位过渡中起着至关重要的作用.
- 这种Ti替代材料为开发下一代离子电池的先进阴极材料提供了一个有前途的战略.
