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
1秒前
1秒前
温婉的采蓝完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
紧张的冷卉完成签到,获得积分10
3秒前
田乐天发布了新的文献求助10
3秒前
xiaowei完成签到,获得积分10
4秒前
0426完成签到,获得积分10
4秒前
爆米花应助谢序泽采纳,获得10
4秒前
堂吉诃德发布了新的文献求助10
4秒前
真实的瑾瑜完成签到 ,获得积分10
4秒前
李杰伟发布了新的文献求助10
4秒前
hbz发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
ding应助初景采纳,获得10
6秒前
酥七味发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
Hello应助无语的灵凡采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
cheng发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
不安伯云完成签到 ,获得积分20
8秒前
CipherSage应助pingping采纳,获得10
8秒前
ZZS完成签到,获得积分10
8秒前
阿文完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
菜了发布了新的文献求助10
9秒前
zzzz发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
haoliu完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
科研通AI6.4应助优雅老六采纳,获得10
10秒前
香蕉觅云应助xiaowei采纳,获得10
10秒前
兴奋月亮发布了新的文献求助10
10秒前
李杰伟完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
11秒前
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
Cronologia da história de Macau 5000
咳嗽・喀痰の診療ガイドライン第2版2025 800
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
The globalisation of real estate: the politics and practice of foreign real estate investment 500
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7008660
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8682793
关于积分的说明 18405802
捐赠科研通 6493096
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3104127
关于科研通互助平台的介绍 2172693
邀请新用户注册赠送积分活动 2080205