Achieving structurally stable O3-type layered oxide cathodes through site-specific cation-anion co-substitution for sodium-ion batteries

离子 扩散 氧化物 过渡金属 相变 空位缺陷 相(物质) 阴极 材料科学 结构稳定性 兴奋剂 化学 化学工程 纳米技术 结晶学 催化作用 光电子学 冶金 热力学 物理化学 有机化学 工程类 物理 结构工程 生物化学
作者
Yihao Shen,Chen Cheng,Xia Xiao,Lei Wang,Xi Zhou,Pan Zeng,Jianrong Zeng,Liang Zhang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:93: 411-418 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2024.02.040
摘要

O3-type layered oxides have garnered great attention as cathode materials for sodium-ion batteries because of their abundant reserves and high theoretical capacity. However, challenges persist in the form of uncontrollable phase transitions and intricate Na+ diffusion pathways during cycling, resulting in compromised structural stability and reduced capacity over cycles. This study introduces a special approach employing site-specific Ca/F co-substitution within the layered structure of O3-NaNi0.5Mn0.5O2 to effectively address these issues. Herein, the strategically site-specific doping of Ca into Na sites and F into O sites not only expands the Na+ diffusion pathways but also orchestrates a mild phase transition by suppressing the Na+/vacancy ordering and providing strong metal-oxygen bonding strength, respectively. The as-synthesized Na0.95Ca0.05Ni0.5Mn0.5O1.95F0.05 (NNMO-CaF) exhibits a mild O3 → O3+O'3 → P3 phase transition with minimized interlayer distance variation, leading to enhanced structural integrity and stability over extended cycles. As a result, NNMO-CaF delivers a high specific capacity of 119.5 mA h g−1 at a current density of 120 mA g−1 with a capacity retention of 87.1% after 100 cycles. This study presents a promising strategy to mitigate the challenges posed by multiple phase transitions and augment Na+ diffusion kinetics, thus paving the way for high-performance layered cathode materials in sodium-ion batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得30
刚刚
刚刚
华仔应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得40
1秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
nino应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
特别晚完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
koh完成签到,获得积分10
3秒前
昏睡的代桃完成签到,获得积分10
3秒前
Hello应助勤劳的香菇采纳,获得10
3秒前
额发发生发顺丰完成签到,获得积分10
4秒前
郭泓嵩发布了新的文献求助30
4秒前
SciGPT应助飘逸的飞柏采纳,获得10
5秒前
欣喜亚男发布了新的文献求助10
5秒前
高贵季节发布了新的文献求助10
6秒前
子铭发布了新的文献求助10
6秒前
优美银耳汤完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
科研通AI5应助欣喜亚男采纳,获得10
9秒前
大模型应助笑面客采纳,获得10
10秒前
10秒前
13秒前
LIHANG发布了新的文献求助10
14秒前
科研通AI2S应助大班急冲冲采纳,获得10
15秒前
gemini0615发布了新的文献求助10
15秒前
FODCOC完成签到,获得积分10
16秒前
Hello应助舒服的山槐采纳,获得10
16秒前
way完成签到,获得积分10
17秒前
liuzm发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
郑思榆完成签到 ,获得积分10
20秒前
LIHANG完成签到,获得积分10
21秒前
iamyangjingyu完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
pluto应助虚拟采纳,获得20
21秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
ISCN 2024 – An International System for Human Cytogenomic Nomenclature (2024) 1000
CRC Handbook of Chemistry and Physics 104th edition 1000
Izeltabart tapatansine - AdisInsight 600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3769759
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3314765
关于积分的说明 10173793
捐赠科研通 3030106
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1662612
邀请新用户注册赠送积分活动 795054
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 756519