道型氧化物中高度可逆的阳离子还氧化物有助于提高离子电池作为阴极材料的容量
Chengran Guo1, Jianqiang Wang1, Jiacheng Zhu2
1Key Laboratory of Semiconductor Photovoltaic Technology and Energy Materials of Inner Mongolia, School of Physical Science and Technology, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, Inner Mongolia, P. R. China.
这项研究引入了Ti替代道型氧化物作为离子电池的先进阴极材料. 这些材料通过可逆的阳离子氧化还原活性实现更高的容量,提高电池性能.
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
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 道型Na0.44MnO2是离子电池 (SIB) 的稳定阴极,但容量有限.
- 提高SIB阴极容量通常涉及阳离子氧化还原反应,以前仅限于分层氧化物.
- 有限的可移动含量限制了原始道类型氧化物的实际应用.
研究的目的:
- 为了研究SIBs的道类型氧化物中阳离子氧化还原活性的实现.
- 为了提高离子电池阴极的电化学性能.
- 探索Ti替代的Na0.55Mn1-xTixO2作为一种新型的阴极材料.
主要方法:
- 合成和表征Ti替代的Na0.55Mn1-xTixO2 (x = 0.22,0.33,0.39) 的情况.
- 在SIB中对阴极性能进行电化学测试.
- 谱分析 (软X射线吸收,拉曼,XPS) 验证阳离子氧化还原.
- 在现场使用X射线衍射和扫描传输电子显微镜 (STEM) 进行结构分析.
主要成果:
- 替代的Na0.55Mn1-xTixO2表现出可逆的阳离子氧化还原活性,这是道型氧化物中首次出现的.
- 优化的Na0.55Mn0.61Ti0.39O2在稳定的4.1V平原下提供了91.6mAhg-1的增强的首次充电容量.
- 确认了氧氧还氧化活性,并与从六角道中提取Na+有关.
- 在骑行过程中,道框架的特殊结构完整性得到了维护.
- 全电池 (Na0.55Mn0.61Ti0.39O2硬碳) 实现了 190 Wh kg-1 的能量密度,并且具有良好的稳定性.
结论:
- 替代成功地使氧化在道类型的氧化物中实现离子氧化还原,克服了以前的容量限制.
- 证明的结构稳定性和增强的容量为SIB阴极设计提供了一个有希望的新方向.
- 在稳定的道结构中,协同作用的阴离子-阳离子氧化还原化学为高性能SIB提供了可行的战略.
更多相关视频
07:55Elemental-sensitive Detection of the Chemistry in Batteries through Soft X-ray Absorption Spectroscopy and Resonant Inelastic X-ray Scattering
Published on: April 17, 2018
09:49A Protocol for Electrochemical Evaluations and State of Charge Diagnostics of a Symmetric Organic Redox Flow Battery
Published on: February 13, 2017
相关概念视频
Redox Reactions
Voltaic/Galvanic Cells
Spontaneous redox reactions occur abundantly in nature. The chemical reaction occurring in a disposable AA battery powering our remote controls is one such example of a spontaneous redox reaction. Another example is the immersion of coiled copper wire into an aqueous silver nitrate solution. The reaction shows a gradual, visually impressive color change from colorless to bright blue and the formation of a grey precipitate on the copper wire. In this experiment,...
Electrolysis
Oxidation-Reduction Reactions
Batteries and Fuel Cells
Ladder Diagrams: Redox Equilibria
Consider the Fe3+/Fe2+ half-reaction, which has a standard-state potential of +0.771 V. At potentials more positive than +0.771 V, Fe3+ predominates, whereas Fe2+...
