Zinc-substituted P2-type Na0.67Ni0.23Zn0.1Mn0.67O2 cathode with improved rate capability and cyclic stability for sodium-ion storage at high voltage

材料科学 阴极 插层(化学) 兴奋剂 过渡金属 相变 扩散 电极 化学工程 电压 容量损失 分析化学(期刊) 化学 无机化学 热力学 光电子学 电化学 电气工程 物理化学 色谱法 物理 工程类 生物化学 催化作用
作者
Xinyu Zhang,Hongxia Chen,Shuangwu Xu,Mengcheng Zhou,Rihuang Nie,Yutian Yang,Cheng Li,Hongming Zhou
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:968: 172190-172190 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2023.172190
摘要

P2-type layered transition metal oxides are considered one of the ideal cathode materials for sodium ion batteries because of its high working voltage and excellent theoretical specific capacity. P2-Na0.67Ni0.33Mn0.67O2 electrodes deliver a theoretical specific capacity of 173 mAh g-1, which is dependent on Ni2+/Ni3+/Ni4+ charge compensation. High operating voltage leads to higher specific capacity and energy density, which are better adapted to practical development needs, but at the same time it causes the material to undergo a destructive P2-O2 phase transition, which greatly affect cycle stability and Na+ diffusion kinetics. In this study, we propose Zn2+ doping and spherical morphology modification strategy. The spherical morphology not only reduces the distance of Na+ diffusion and improves the rate performance, but also the spherical structure can alleviate the volume change during Na+ intercalation/extraction. Furthermore, the doping of Zn2+ changes the valence distribution of Mn, suppressing the phase transition at high voltage and further improving the cycling stability. At a high cut-off voltage of 4.4 V, the cathode material with Zn2+ doping and spherical shaped possesses an average operating voltage of up to 3.6 V and exhibits 90% capacity retention after 30 cycles (compared to only 56% for the pristine material). Above that, the rate performance is also greatly improved, with the modified material contributing an excellent specific capacity of 95 mAh g-1, even at a high current density of 5 C (1 C = 170 mA g-1).

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
1秒前
nora发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
lee完成签到,获得积分10
2秒前
kk发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
4秒前
5秒前
6秒前
7秒前
Lucas应助闵嘉嘉采纳,获得10
7秒前
NexusExplorer应助Lore采纳,获得30
7秒前
吴志亮完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
kk完成签到,获得积分10
8秒前
迷人的冥完成签到,获得积分0
8秒前
9秒前
qiuxiu发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
二柱子完成签到 ,获得积分10
10秒前
开心超人完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
13秒前
王檬发布了新的文献求助10
13秒前
大气的师发布了新的文献求助10
14秒前
nilu发布了新的文献求助10
14秒前
lin123完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
Akim应助矮小的向雪采纳,获得10
15秒前
HY发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
dax发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
17秒前
18秒前
18秒前
19秒前
小马哥完成签到,获得积分10
19秒前
Caroline发布了新的文献求助10
19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
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
Atlas of Aligner Treatment and Planning A Case-Based Approach 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
丝光沸石活性位点定向调控及其二甲醚羰基化性能研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7430210
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9032213
关于积分的说明 19242204
捐赠科研通 7057712
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3236283
关于科研通互助平台的介绍 2399883
邀请新用户注册赠送积分活动 2219410