Synergetic enhancement of structural stability and kinetics of P’2-type layered cathode for sodium-ion batteries via cation–anion co-doping

材料科学 兴奋剂 离子 阴极 动力学 无机化学 化学工程 物理化学 有机化学 化学 光电子学 冶金 量子力学 物理 工程类
作者
Xuchun Chen,Guangliang Lin,Pei Liu,Zhiqin Sun,Yuchang Si,Qing‐Lun Wang,Lifang Jiao
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:67: 103303-103303 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103303
摘要

The P'2-type layered oxides attract much attention as viable cathode materials for sodium-ion batteries (SIBs), due to their high specific capacity and environmental friendliness. Nevertheless, the sluggish Na+ diffusion kinetics and drastic capacity decay triggered by irreversible phase transition limit their large-scale application. In this study, we employ a synergistic optimization strategy involving cation and anion dopants to successfully restrain intergranular strain and tune local electronic structure, strengthening structural stability and electrochemical performance of the cathode material. Specifically, the Mg2+ dopant suppresses Na+/vacancy rearrangement and Mn-O anisotropic changes, while the F− dopant facilitates Na+ transport and alleviates phase evolution in high-voltage regions. Through this co-doping design, the modified electrodes display more alleviated voltage decay and exceptional capacity retention enhancements ranging from 6.57 % to 81.23 % after 750 cycles at 1000 mA g–1. This work provides novel perspectives on precise design of cathode materials, making layered oxides promising contenders for the next generation energy storage systems.
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