Anion Doping for Layered Oxides with a Solid-Solution Reaction for Potassium-Ion Battery Cathodes

氧化还原 材料科学 阴极 插层(化学) 价(化学) 兴奋剂 阳离子聚合 离子 钾离子电池 电池(电) 电化学 无机化学 化学工程 电极 磷酸钒锂电池 化学 物理化学 光电子学 有机化学 热力学 高分子化学 冶金 功率(物理) 物理 工程类
作者
Yan‐Song Xu,Mu‐Yao Qi,Qinghua Zhang,Fanqi Meng,Yong‐Ning Zhou,Sijie Guo,Yonggang Sun,Lin Gu,Baobao Chang,Chuntai Liu,Amin Cao,Li‐Jun Wan
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (11): 13379-13387 被引量:21
标识
DOI:10.1021/acsami.2c00811
摘要

The development of potassium-ion batteries (PIBs) is challenged by the shortage of stable cathode materials capable of reversibly hosting the large-sized K+ (1.38 Å), which is prone to cause severe structural degradation and complex phase evolution during the potassiation/depotassiation process. Here, we identified that anionic doping of the layered oxides for PIBs is effective to combat their capacity fading at high voltage (>4.0 V). Taking P2-type K2/3Mn7/9Ni1/9Ti1/9O17/9F1/9 (KMNTOF) as an example, we showed that the partial substitution of O2- by F- enlarged the interlayer distance of the K2/3Mn7/9Ni1/9Ti1/9O2 (KMNTO), which becomes more favorable for fast K+ transition without violent structural destruction. Meanwhile, based on the experimental data and theoretical results, we identified that the introduction of F- anions effectively increased the redox-active Mn cationic concentration by lowering the average valence of the Mn element, accordingly providing more reversible capacity derived from the Mn3+/4+ redox couple, rather than oxygen redox. This anionic doping strategy enables the KMNTOF cathode to deliver a high reversible capacity of 132.5 mAh g-1 with 0.53 K+ reversible (de)intercalation in the structure. We expect that the discovery provides new insights into structural engineering for pursuing stable cathodes to facilitate the future applications of high-performance PIBs.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
gglp完成签到 ,获得积分10
2秒前
Fengzhen007完成签到,获得积分10
3秒前
5秒前
潜龙完成签到 ,获得积分10
5秒前
Febridge完成签到,获得积分10
7秒前
王京华完成签到,获得积分10
8秒前
yznfly应助化简为繁采纳,获得30
9秒前
乐观海云完成签到 ,获得积分10
9秒前
陈咪咪完成签到,获得积分10
9秒前
Ares完成签到,获得积分10
10秒前
浮游应助imi采纳,获得10
11秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
Greg应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
13秒前
张庭豪完成签到,获得积分10
13秒前
15秒前
sdjjis完成签到 ,获得积分10
15秒前
Snail6完成签到,获得积分10
16秒前
研友_LX7zK8完成签到,获得积分10
17秒前
简奥斯汀完成签到 ,获得积分10
17秒前
wxp5294完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
寒冷丹雪完成签到,获得积分10
17秒前
缺缺完成签到,获得积分10
18秒前
牛仔完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
时有落花至完成签到,获得积分10
21秒前
可靠的千凝完成签到 ,获得积分10
21秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
21秒前
清爽朋友完成签到,获得积分10
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Digitizing Enlightenment: Digital Humanities and the Transformation of Eighteenth-Century Studies 1000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Real World Research, 5th Edition 680
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 660
Handbook of Migration, International Relations and Security in Asia 555
Between high and low : a chronology of the early Hellenistic period 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5671607
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4920377
关于积分的说明 15135208
捐赠科研通 4830460
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2587117
邀请新用户注册赠送积分活动 1540692
关于科研通互助平台的介绍 1499071