周豪慎/郭少華Adv. Sci.:協同陰陽離子氧化還原獲得高穩定層狀正極 2023年10月14日 下午2:26 ? 未全平臺發布, 頂刊 ? 閱讀 83 鈉離子電池通常被認為是大規模儲能有希望的候選者。層狀鐵/錳氧化物正極由于元素豐度和高理論容量而受到廣泛關注。然而,由于在連續的鈉釋放和吸收過程中,錳溶解和鐵遷移的趨勢,這些材料的電化學性能通常會發生顯著下降。 南京大學周豪慎教授、郭少華教授等提出了一種在層狀Mn/Fe基正極Na2/3Fe2/3Mn1/3O2(NFM)中通過Li取代協同陰陽離子氧化還原的策略,以抑制過渡金屬離子電化學活性的過度使用所導致的結構退化,同時實現晶格應變的降低和電化學性能的提高。 圖1. NFM和NLFM的結構表征 結果表明,獲得的Na0.8Li0.2Fe0.2Mn0.6O2(NLFM)由于Li取代而顯示出至少三個優勢:首先,NLFM在空氣中暴露1個月,甚至在水中浸泡1周后仍顯示出令人印象深刻的結構穩定性,而在空氣和水中儲存后,NFM中明顯出現了一個新相。 第二,密度泛函理論(DFT)計算、軟X射線吸收光譜(sXAS)和 X 射線光電子能譜(XPS)的結果證明,NLFM的氧氧化還原過程被激活,從而可提供更高的比容量。最后,NFM的有害相變在NLFM中被顯著抑制,這有助于快速的Na+傳輸和更好的循環性能,此外,可忽略的Mn溶解、不可見的Fe遷移和晶格應變也得到證實。 圖2. NLFM和NFM的電化學性能比較 受益于上述優勢,NLFM表現出增強的電化學性能,表現為≈165 mAh g-1的高可逆容量、提升的容量保持率(在200 mA g-1下經過100次循環后為98.3%)和強大的容量恢復能力。這些發現加深了對陰離子和陽離子氧化還原協同作用的理解,并為設計用于鈉離子電池的高穩定性層狀正極提供了新的見解。 圖3. 正極的結構演變 Synergetic Anion–Cation Redox Ensures a Highly Stable Layered Cathode for Sodium-Ion Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202105280 原創文章,作者:v-suan,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/14/90be0f5b5c/ 電池 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 諾獎領銜!M.Stanley Whittingham\王春生\崔屹\鮑哲南\張繼光\許武等聯合發ACS Energy Lett. 2024年1月23日 復旦大學,Nature Materials! 2025年1月16日 北大郭少軍,再發JACS! 2024年11月9日 強!這個團隊一周兩篇頂刊! 2022年11月15日 港科大Jang-Kyo KimNano Energy綜述:理解固體電解質中間相-先進的表征技術和理論模擬 2023年10月23日 IF超過66,Nature Reviews Materials最新綜述:高效CO2RR電解槽該如何設計? 2023年10月11日