Phase Transition Modulated by Grain Size and Lattice Distortion in Layered Transition Metal Oxide for Sodium-Ion Batteries

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作者
Xuan Yang,Lihan Zhang,Guozhuang Liu,Guoyao Pang,Dongniu Wang,Meng Li,Chenxiang Li,Zhou Liao,Qian Li,Changtai Zhao,Jianwen Liang,Pengfei Yan,Kuan Wang,Biwei Xiao,Dongsheng Geng
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (31): 40805-40813 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acsami.4c02941
摘要

Low-cost sodium-ion batteries have demonstrated great prospects in energy storage, among which layered transition metal oxides hold great potential as a cathode material. However, the notorious phase transition in layered cathode materials has greatly hampered their cycle life due to large volume changes upon desodiation/sodiation. In this study, by adopting an O3-type NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 (NFM) with controlled synthesis temperatures, we have revealed that the grain size is closely related to its phase transition behaviors. The layered material with a smaller grain size and more distorted lattice tends to experience a shorter plateau of the O3–P3–O3 phase transitions during the charge/discharge process. Despite having a lower nominal discharge capacity without the phase transition plateau, its cycling stability increases from 77.4% to 96.2% after 100 cycles with greatly reduced intragranular cracks. The smaller grain size and lattice distortion act as a barrier that prevents the smooth layer from gliding upon sodium intercalation and deintercalation. This study focuses on the influence of grain size on battery cycle stability and provides a basis for future analysis of the structural instability of layered materials.
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