Stabilizing Transition Metal Vacancy Induced Oxygen Redox by Co2+/Co3+ Redox and Sodium‐Site Doping for Layered Cathode Materials

氧化还原 价(化学) 空位缺陷 密度泛函理论 X射线吸收光谱法 过渡金属 无机化学 氧化物 材料科学 氧气 金属 化学 结晶学 阴极 吸收光谱法 氧化态 物理化学 计算化学 催化作用 有机化学 物理 量子力学 生物化学
作者
Xun‐Lu Li,Jian Bao,Zulipiya Shadike,Qinchao Wang,Xiao‐Qing Yang,Yong‐Ning Zhou,Dalin Sun,Fang Fang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:60 (40): 22026-22034 被引量:79
标识
DOI:10.1002/anie.202108933
摘要

Abstract Anionic redox is an effective way to boost the energy density of layer‐structured metal‐oxide cathodes for rechargeable batteries. However, inherent rigid nature of the TMO 6 (TM: transition metals) subunits in the layered materials makes it hardly tolerate the inner strains induced by lattice glide, especially at high voltage. Herein, P2‐Na 0.8 Mg 0.13 [Mn 0.6 Co 0.2 Mg 0.07 □ 0.13 ]O 2 (□: TM vacancy) is designed that contains vacancies in TM sites, and Mg ions in both TM and sodium sites. Vacancies make the rigid TMO 6 octahedron become more asymmetric and flexible. Low valence Co 2+ /Co 3+ redox couple stabilizes the electronic structure, especially at the charged state. Mg 2+ in sodium sites can tune the interlayer spacing against O‐O electrostatic repulsion. Time‐resolved in situ X‐ray diffraction confirms that irreversible structure evolution is effectively suppressed during deep desodiation benefiting from the specific configuration. X‐ray absorption spectroscopy (XAS) and density functional theory (DFT) calculations demonstrate that, deriving from the intrinsic vacancies, multiple local configurations of “□‐O‐□”, “Na‐O‐□”, “Mg‐O‐□” are superior in facilitating the oxygen redox for charge compensation than previously reported “Na‐O‐Mg”. The resulted material delivers promising cycle stability and rate capability, with a long voltage plateau at 4.2 V contributed by oxygen, and can be well maintained even at high rates. The strategy will inspire new ideas in designing highly stable cathode materials with reversible anionic redox for sodium‐ion batteries.
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
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
hhhpass完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
环游世界完成签到 ,获得积分10
1秒前
坨坨完成签到 ,获得积分10
11秒前
Echo1128完成签到 ,获得积分10
15秒前
靓仔xxx完成签到 ,获得积分10
17秒前
踏实谷蓝完成签到 ,获得积分10
18秒前
18秒前
大熊完成签到 ,获得积分10
19秒前
li完成签到 ,获得积分10
24秒前
BaronR完成签到,获得积分10
24秒前
可可应助felix采纳,获得50
32秒前
36秒前
杨沛完成签到 ,获得积分10
43秒前
wuqs完成签到,获得积分10
43秒前
忧虑的靖巧完成签到 ,获得积分0
49秒前
小亮完成签到 ,获得积分10
51秒前
曾经的翠容关注了科研通微信公众号
51秒前
辛勤冬天应助麻麻采纳,获得10
52秒前
53秒前
春春完成签到,获得积分10
54秒前
longyuyan完成签到,获得积分0
58秒前
1分钟前
兮颜完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
蟹治猿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
jin完成签到,获得积分10
1分钟前
Jingjing完成签到 ,获得积分20
1分钟前
六月小羊完成签到,获得积分10
1分钟前
baa完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
调皮平蓝完成签到,获得积分10
1分钟前
猪鼓励完成签到,获得积分10
1分钟前
king07完成签到,获得积分10
1分钟前
mrconli完成签到,获得积分10
1分钟前
ldr888完成签到,获得积分10
1分钟前
落寞的幻竹完成签到,获得积分10
1分钟前
mzrrong完成签到 ,获得积分10
1分钟前
李y梅子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
知行合一完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6508380
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8301380
关于积分的说明 17721681
捐赠科研通 5609117
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2921754
邀请新用户注册赠送积分活动 1898962
关于科研通互助平台的介绍 1761563