通过高透调节,协同增强NASICON阴极的Na+迁移和深度脱稳定性

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:

• 含的超离子导体 (NASICON) 化合物具有作为离子电池 (SIB) 阴极的潜力,因为它们的高工作电压,成本低,与基于的对应物相比有毒性降低.
• 然而,Na3.3V1.7Mn0.3(PO4) 3 (NVMP) 的实际应用受到电子导电性差,Na+扩散缓慢和高压稳定性不足的限制.

研究的目的:

• 开发用于SIB的高阴极材料 (HE-NVMP),增强Na+迁移和深度脱稳定性.
• 调查高变化的对Na+扩散障碍,场地占用和结构完整性的影响.

主要方法:

• 合成一个高性阴极材料:Na3.3V1.613Mn0.3(Cr,Fe,Co,Ni,Zr)0.1(PO4)3 (HE-NVMP).
• 利用理论计算和实验发现来分析结构和电化学性质.
• 评估电化学性能,包括速率能力,循环稳定性和高压性能.

主要成果:

• HE-NVMP 阴极显著改善了 Na+ 迁移和深度脱稳定性.
• 理论和实验结果证实了Na+扩散能障碍的降低和Na2位点的Na+占用率的增加.
• 实现了卓越的高速率能力 (91.7mAhg-1在50°C) 和出色的循环性能 (81.2%的保留率在10000次循环后在20°C在4.1V).
• 在较高的切断电压 (4.5V) 下表现出增强的储存特性,电化学偏振降低,并保持高容量 (80.3%在20°C的2000个周期后).

结论:

• 高修饰是一种有效的策略,可以克服SIBs含Mn的NASICON阴极的局限性.
• HE-NVMP 阴极显示了实用的可充电电池的巨大潜力,提供了出色的过电阻力和长期稳定性.