Delineating the Capacity Fading Mechanisms of Na(Ni0.3Fe0.4Mn0.3)O2 at Higher Operating Voltages in Sodium-Ion Cells

电解质 离子 阴极 氧化物 电压 介电谱 X射线光电子能谱 容量损失 锂(药物) 电化学 淡出 电池(电) 材料科学 相(物质) 分析化学(期刊) 化学 电气工程 化学工程 计算机科学 电极 冶金 工程类 热力学 物理化学 内分泌学 操作系统 功率(物理) 色谱法 医学 物理 有机化学
作者
Julia Lamb,Lauren Stokes,Arumugam Manthiram
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:32 (17): 7389-7396 被引量:43
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.0c02292
摘要

Increased interest in alternatives to lithium-ion batteries has led to promising work on sodium-ion batteries, particularly with layered oxide cathode materials. For practical applications, however, their lower energy density and cycle life relative to lithium-ion layered oxide cathodes make them an inadequate alternative. A greater utilization of sodium ions with charging voltages >4 V versus Na would increase the energy density, but higher cutoff voltages cause decreased cycling stability. To date, very little is known on the capacity fade mechanisms of layered oxide cathodes operating in the high-voltage regime. We herein report, for the first time, the effects of extended high-voltage cycling in O3-type Na(Ni0.3Fe0.4Mn0.3)O2. By analyzing the extended cycling performance in conjunction with X-ray diffraction, galvanostatic intermittent titration technique, electrochemical impedance spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy, the interconnected mechanisms of capacity fade are elucidated. An irreversible loss of the high-voltage (OP2) phase transition above 4 V due to iron migration causes rapid capacity fade during the initial stage of cell operation. After the disappearance of the OP2 phase, electrolyte decomposition and structural degradation continue to occur, leading to a significant impedance growth and faster capacity fade than cells cycled at 4 V. This study provides valuable insight into the fundamental limitation of O3 layered oxide cathodes and offers guidelines for future materials modification.

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
iridium完成签到,获得积分10
刚刚
陈一昂完成签到,获得积分20
1秒前
丘比特应助宁静致远采纳,获得10
1秒前
帅气的哈密瓜完成签到,获得积分10
1秒前
852应助LL采纳,获得10
2秒前
111完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
yght完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
CodeCraft应助研友_nV2pkn采纳,获得10
4秒前
漾漾发布了新的文献求助20
5秒前
我是老大应助乐观的穆采纳,获得10
6秒前
米斯特刘完成签到,获得积分10
7秒前
xiaowan完成签到,获得积分20
8秒前
陈一昂发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
wut发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
下雨天睡个懒觉完成签到,获得积分10
9秒前
执棋者完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
小蘑菇应助耍酷的剑身采纳,获得10
10秒前
顾矜应助桃铱铱采纳,获得10
10秒前
10秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
lizishu应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
WF应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
11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
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 1100
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
Proceedings of the Fourth International Congress of Nematology, 8-13 June 2002, Tenerife, Spain 500
Le genre Cuphophyllus (Donk) st. nov 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 5938990
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7047143
关于积分的说明 15876773
捐赠科研通 5069050
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2726348
邀请新用户注册赠送积分活动 1684860
关于科研通互助平台的介绍 1612558