调节化学键以稳定铁基酸盐阴极的深度脱,用于长期储存
Xu Wang1, Liang He1, Xiaochen Ge1
1School of Metallurgy and Environment, Hunan Provincial Key Laboratory of Nonferrous Value-Added Metallurgy, Engineering Research Center of the Ministry of Education for Advanced Battery Materials, Central South University, Changsha, P. R. China.
兴奋剂通过加强FeO6八面体来稳定基于铁的聚离子阴极 (NFPP),减轻深度脱过程中的结构降解,以提高离子电池性能.
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:
- 铁基聚离子化合物,特别是Na4Fe3 (((PO4) (((P2O7) (NFPP),对离子电池表现出有希望的晶体结构和3D离子运输通道.
- 结构性降解,特别是深度脱过程中的[P2O7]二聚变体扭曲,显著阻碍了NFPP阴极的电化学性能.
研究的目的:
- 通过精确的化学修饰,提高基于铁的聚离子阴极的结构稳定性和电化学性能.
- 研究 (Al) 原子替代对Fe-O化学键的影响以及在深度脱条件下[P2O7]二元体的稳定性.
主要方法:
- 将 (Al) 原子纳入Na4Fe3(PO4)(P2O7结构,形成Na3.9Fe2.9Al0.1(PO4)2(P2O7) (NFPP-Al) 的结构.
- 电化学表征,包括在0.2°C进行特定容量测量和在10°C进行4000个循环的循环稳定性测试.
- 通过测量储存机制期间的体积变化来分析结构稳定性.
主要成果:
- 优化的NFPP-Al阴极在0.2°C时实现了115.2mAhg-1的特定容量.
- 证明了异常的循环稳定性,在10°C的4000个循环后,容量保持率为80.4%.
- 观察到最小的体积变化 (2.8%),表明稳定了八面体和减少了二面体偏差.
结论:
- 兴奋剂有效地增强了键共价性,并调节了Fe-O键中的电子重排,增强了FeO6八面体并减轻了[P2O7]二元体的扭曲.
- 经过修改的NFPP-Al阴极在缺乏的状态下表现出更好的电子导电性和离子运输动力学,从而提高了电化学性能.
- 这项研究为化学键调节提供了宝贵的见解,以实现离子电池的铁基酸盐阴极的长期结构稳定性.
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