Insights into the Storage Mechanism of Layered VS2 Cathode in Alkali Metal‐Ion Batteries

材料科学 碱金属 阴极 电池(电) 萃取(化学) 离子 扩散 金属 储能 物理化学 热力学 有机化学 功率(物理) 冶金 物理 化学
作者
Xiao Zhang,Qiu He,Xiaoming Xu,Tengfei Xiong,Zhitong Xiao,Jiashen Meng,Xuanpeng Wang,Wu Lu,Jinghui Chen,Liqiang Mai
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:10 (22) 被引量:77
标识
DOI:10.1002/aenm.201904118
摘要

Abstract VS 2 is one of the attractive layered cathodes for alkali metal‐ion batteries. However, the understanding of the detailed reaction processes and energy storage mechanism is still inadequate. Herein, the Li + /Na + /K + insertion/extraction mechanisms of VS 2 cathode are elucidated on the basis of experimental analyses and theoretical simulations. It is found that the insertion/extraction behavior of Li + is partially irreversible, while the insertion/extraction behavior of Na + /K + is completely reversible. The detailed intermediates and final products (Li 0.33 VS 2 , LiVS 2 , Na 0.5 VS 2 , NaVS 2 , K 0.6 VS 2 , K z VS 2 , z > 0.6) during the discharging/charging processes are identified, indicating that VS 2 undergoes different phase transitions and solid–solution reactions in different battery systems, which have a great influence on the battery performance. Moreover, the diffusion of Na + in VS 2 cathode is demonstrated to be much slower than that of Li + and K + . Such mechanistic research provides a reference for in‐depth understanding of energy storage in layered transition metal sulfides/selenides.
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