Impurity-vibrational entropy enables quasi-zero-strain layered oxide cathodes for high-voltage sodium-ion batteries

材料科学 阴极 电化学 杂质 离子 氧化物 氧化还原 分析化学(期刊) 阳极 法拉第效率 化学物理 电极 物理化学 物理 冶金 化学 有机化学 量子力学 色谱法
作者
Haixia Ren,Lumin Zheng,Yu Li,Qiao Ni,Ji Qian,Ying Li,Qiaojun Li,Mingquan Liu,Ying Bai,Suting Weng,Xuefeng Wang,Feng Wu,Chuan Wu
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:103: 107765-107765 被引量:65
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107765
摘要

Layered transition metal oxides based on cationic/anionic redox have gained much attention for high-energy-density sodium ion batteries (SIBs). However, irreversible oxygen activity and unstable crystal structure lead to fast capacity fading and undesired rate performance, limiting its large-scale commercial application. Based on the solid-state physics theory, here we demonstrate that the electrochemical capability in P2-type Na2/3Ni1/3Mn2/3O2 cathode can be significantly improved when impurity-vibrational entropy is increased by simultaneously constructing surface ZrO2 coating and Zr4+ doping ([email protected]). In-situ and ex-situ X-ray diffraction (XRD) verifies that quasi-zero-strain [email protected] cathode maintains P2 phase structure during the charging/discharging process, achieving an ultra-low volume change (1.18%) upon Na+ entire extraction at a high cut-off voltage of 4.5 V. Besides, according to First-principles calculations, we first investigate that the oxygen vacancy formation energy of [email protected] (−2.11 eV) is higher than that of sample P2-NaNM (−2.61 eV), strongly indicating stable and reversible anionic redox reaction. As a result, [email protected] material reveals highly Na storage performance, retaining 86% capacity retention after 1000 cycles at the rate of 5 C within the voltage range of 2.5 − 4.0 V, delivering reversible capacity of 132 mA h g−1 after 50 cycles within 2.0 − 4.5 V.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
慕问旋完成签到,获得积分20
1秒前
Hello应助唠叨的映冬采纳,获得10
1秒前
Srui完成签到,获得积分10
2秒前
qiaobaqiao完成签到 ,获得积分10
3秒前
芒果布丁发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
7秒前
EVAN完成签到,获得积分10
8秒前
10秒前
科研通AI2S应助doing采纳,获得10
10秒前
11秒前
13秒前
云风完成签到,获得积分20
14秒前
姚美阁发布了新的文献求助10
14秒前
16秒前
123发布了新的文献求助10
17秒前
勤恳的磬发布了新的文献求助10
17秒前
lrq完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
CodeCraft应助芒果布丁采纳,获得10
19秒前
小高同学发布了新的文献求助10
20秒前
22秒前
CipherSage应助Billy采纳,获得10
22秒前
云风发布了新的文献求助10
22秒前
西瓜完成签到 ,获得积分10
22秒前
28秒前
29秒前
SciGPT应助科研民工花儿采纳,获得30
29秒前
Singularity应助GD采纳,获得10
29秒前
32秒前
Ting完成签到 ,获得积分10
33秒前
34秒前
明天过后完成签到,获得积分10
36秒前
汉堡包应助拥抱爱莉采纳,获得10
37秒前
大意的如雪完成签到,获得积分10
38秒前
Hysen_L完成签到,获得积分10
39秒前
hhhs发布了新的文献求助30
39秒前
42秒前
43秒前
Pauline完成签到,获得积分10
44秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3136176
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2787079
关于积分的说明 7780454
捐赠科研通 2443217
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1298964
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625294
版权声明 600870