调节Na/Mn抗位缺陷,并恢复酸盐阴极中的可逆逆氧化反应
Shengping Deng1, Miaorui Yang1, Yi-Chi Wang2
1Key Laboratory for High Efficiency Energy Conversion Science and Technology of Henan Province, International Joint Research Laboratory of New Energy Materials and Devices of Henan Province, School of Physics and Electronics, Henan University, Kaifeng 475004, P. R. China.
在Na3MnTi(PO4)3 (NMTP) 阴极材料中过多的加入抑制了有害的Mn2+占用,提高了离子电池的性能. 这一策略提高了Na+扩散动力学和电化学特性,用于电网规模的储能.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 离子电池 (SIB) 为储能提供了一个低成本,高安全的替代方案.
- Na3MnTi(PO4) 3 (NMTP) 是SIBs的一个有前途的阴极材料.
- 在Na+空缺位中占用Mn2+阻碍了Na+运输,并限制了NMTP的特定容量.
研究的目的:
- 开发一种策略,以抑制NMTP阴极中的Mn2+占用.
- 为了增强NMTP的Na+扩散动力学和电化学性能.
- 为了使高能量密度的电极材料用于电网规模的储能.
主要方法:
- 使用过多的结合的阴离子填空策略.
- 电化学表征:循环电压测量,静电间歇定位技术.
- 材料分析:高分辨率传输电子显微镜 (HRTEM),X射线光电子谱学 (XPS),现场X射线衍射 (XRD).
- 计算建模:密度函数理论 (DFT) 的计算.
主要成果:
- 在Na3.5MnTi(PO4)3 (NMTP-Na0.5) 中的过量合物有效地抑制了Na地点的Mn2+占用.
- NMTP-Na0.5表现出增强的Na+空缺度,并促进了快速的Na+扩散动力学.
- 观察到结构演变减少和较低的Na+迁移能量障碍.
- NMTP-Na0.5在0.1°C时实现了163.9mAhg-1的超高容量,具有稳定的能量输出和高速率的能力.
结论:
- 过多的合物是克服NMTP阴极局限性的可行策略.
- NMTP-Na0.5在下一代能源存储方面表现出卓越的电化学性能.
- 这种方法为开发用于电网规模应用的高能量密度电极材料提供了一条途径.
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