Engineering Na+-layer spacings to stabilize Mn-based layered cathodes for sodium-ion batteries

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作者
Wenhua Zuo,Xiangsi Liu,Jimin Qiu,Dexin Zhang,Zhumei Xiao,Jisheng Xie,Jisheng Xie,Jinming Wang,Yixiao Li,Gregorio F. Ortiz,Gregorio F. Ortiz,Shunqing Wu,Ming‐Sheng Wang,Riqiang Fu,Ming‐Sheng Wang
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:12 (1) 被引量:153
标识
DOI:10.1038/s41467-021-25074-9
摘要

Abstract Layered transition metal oxides are the most important cathode materials for Li/Na/K ion batteries. Suppressing undesirable phase transformations during charge-discharge processes is a critical and fundamental challenge towards the rational design of high-performance layered oxide cathodes. Here we report a shale-like Na x MnO 2 (S-NMO) electrode that is derived from a simple but effective water-mediated strategy. This strategy expands the Na + layer spacings of P2-type Na 0.67 MnO 2 and transforms the particles into accordion-like morphology. Therefore, the S-NMO electrode exhibits improved Na + mobility and near-zero-strain property during charge-discharge processes, which leads to outstanding rate capability (100 mAh g −1 at the operation time of 6 min) and cycling stability (>3000 cycles). In addition, the water-mediated strategy is feasible to other layered sodium oxides and the obtained S-NMO electrode has an excellent tolerance to humidity. This work demonstrates that engineering the spacings of alkali-metal layer is an effective strategy to stabilize the structure of layered transition metal oxides.
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