通过稳定的高压离子电池的Mn Slab定位控制Jahn-Teller扭曲
Yameng Fan1,2, Haobo Li3, Xiaobo Zheng4
1Centre for Atomaterials and Nanomanufacturing (CAN), School of Science, RMIT University, Melbourne, VIC 3000, Australia.
ACS nano
|December 31, 2025
概括
富含Mn的层状氧化物中局部化的Jahn-Teller活性Mn3+离子稳定了离子电池阴极. 这种工程材料NCM316显示了增强的循环稳定性和高能量密度,克服了结构退化问题.
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:
- 富含的分层氧化物对离子电池具有前景,因为其容量,丰富性和成本.
- 来自Mn3+的Jahn-Teller效应导致晶格扭曲,降低结构和稳定性.
- 稳定这些材料对于实际的离子电池应用至关重要.
研究的目的:
- 为了抑制Jahn-Teller诱导的扭曲,富含Mn的层状氧化物.
- 为了提高这些正极材料的结构完整性和电化学性能.
- 提出一个用于稳定Jahn-Teller活性材料的设计原则.
主要方法:
- 在密闭的富含Mn的板块内空间定位Jahn-Teller活性Mn3+离子.
- 合成和鉴定工程氧化物NaNi0.3Cu0.1Mn0.6O2 (NCM316) 的特性.
- 使用同步射线X射线和中子散射,得到理论模拟的支持.
主要成果:
- NCM316证明了长距离扭曲的抑制和稳定层次框架.
- 在200个循环后实现了89.5%的电压保持,在500个循环后实现了84%的容量保持.
- 在4.4V的切断时,提供了3.36V的高放电电压和337Wh kg-1的能量密度.
结论:
- 局部Mn3+有效地减轻了Jahn-Teller扭曲,并保持了结构完整性.
- 与其他基于Mn的分层阴极相比,NCM316具有优越的电化学性能.
- 拟议的设计原则适用于各种用于储能的Jahn-Teller活性材料.


