大量接口双策略,以提高离子电池的P2型分层阴极材料的循环稳定性

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) 对电网规模的储能充满希望,因为其成本低于离子电池.
• P2-Na$_{0.67}$Ni$_{0.33}$Mn$_{0.67}$O$_{2}$阴极具有高容量,但由于相位转换和侧面反应,在高电压下降解.

研究的目的:

• 为了提高P2-Na$_{0.67}$Ni$_{0.33}$Mn$_{0.67}$O$_{2}$SIB阴极的电化学性能和循环稳定性.
• 为了解决由P2-O2阶段过渡和界面退化引起的容量衰减.

主要方法:

• 采用了一种涉及Cu$^{2+}$兴奋剂和MgO表面涂层的双重修饰策略.
• 使用现场X射线衍射 (XRD) 和密度函数理论 (DFT) 计算来分析结构和电子性质.

主要成果:

• 双修改的阴极 (Na$_{0.67}$Ni$_{0.28}$Cu$_{0.05}$Mn$_{0.67}$O$_{2}$@MgO) 在1C的200个周期后显示了90.88%的容量保留.
• 观察到增强的速率能力,95.23 mAh g$^{-1}$ 在10 C.
• 抑制了P2-O2相位过渡,DFT计算表明导电性得到改善,并且抑制了层滑动.

结论:

• Cu$^{2+}$ doping 和 MgO 涂层协同提高 SIB 阴极的稳定性和性能.
• 这些修改增强了结构完整性,抑制了有害的相位过渡,并改善了界面动力学,以改善离子扩散.