通过防护涂层的P2型广泛温度运行阴极:协同提高空气稳定性和缓解溶解

科学领域:

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• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 表面修改对于提高离子电池 (SIB) 阴极材料性能至关重要.
• P2型分层氧化物是SIBs的有希望的阴极材料,但通常会受到空气稳定性差和Mn溶解的影响.
• 控制阴极材料和电解质之间的接口是提高电池寿命的关键.

研究的目的:

• 使用简单的sol-gel方法合成Al2O3涂层的P2-Na0.67Mn0.95Mg0.05O2 (NMMO@Ax) 阴极材料.
• 研究不同Al2O3涂层质量对正极的结构,电化学和热性能的影响.
• 为了评估优化NMMO@A1材料在SIB和全电池配置中的性能.

主要方法:

• 用不同质量的Al2O3 (NMMO@Ax) 涂层的P2-Na0.67Mn0.95Mg0.05O2的sol-gel合成.
• 电化学表征包括循环电压测量,静电循环和电化学阻抗光谱.
• 用硬碳阳极进行热稳定性测试和完整的电池组装.

主要成果:

• Al2O3涂层通过减少剩余和抑制Mn溶解,有效地提高了P2型阴极的空气稳定性.
• 在该系列中,NMMO@A1 (1重%Al2O3) 呈现出最高的伪电容贡献和最低的阻抗.
• 在100 mA g-1下,NMMO@A1的初始特异容量为184.9 mAh g-1,在100 mA g-1下保持85.9%,在100个循环后保持67.7%,在1000个循环后保持1A g-1.
• 该材料表现出从-20°C到60°C的良好循环稳定性.
• 使用NMMO@A1阴极和硬碳阳极的全电池实现了326.5Wh kg-1.5的高能量密度.

结论:

• 用Al2O3进行表面修饰是一种有效的策略,可以提高SIBs的P2-Na0.67Mn0.95Mg0.05O2阴极材料的电化学性能和稳定性.
• 优化的NMMO@A1材料证明了其作为实用SIB应用的高性能阴极的潜力.
• 该研究强调了接口工程对于开发先进的储能解决方案的重要性.