Cu doping in TM ordered and disordered layered oxides for Sodium-Ion Batteries: Electrochemical Properties, structure evolution and Cu-Ion migration

电化学 材料科学 过渡金属 掺杂剂 阴极 离子 化学物理 兴奋剂 扩散 金属 电化学动力学 无机化学 化学工程 电极 化学 物理化学 热力学 冶金 催化作用 生物化学 物理 光电子学 有机化学 工程类
作者
Yan Jin,Yin-Hui Peng,Yunbo Li,Hongyan Zhou,Jingjie Feng,Qinghua Fan,Quan Kuang,Youzhong Dong,Xiao‐Bao Yang,Yanming Zhao
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:495: 152788-152788 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.152788
摘要

The ordered/disordered distribution of transition metal (TM) plays a significant role in determining electrochemical properties including lattice oxygen redox, ion kinetics and structure evolution. From a novel perspective, this work demonstrates how the TM distributions influence the doping effect by means of introducing Cu element into ordered/disordered O3-Nax(NiySb1-y)O2. What's more, the irreversible Cu migration from TM sites to Na layers upon electrochemical process is found. This migration which would deteriorate electrochemical stability only occurs in honeycomb-ordered compounds, instead of in disordered one. Theoretical calculations reveal that the TM disordered distribution promotes the formation of antibonding orbitals between Cu 3d and O 2p, thereby increasing the barrier of Cu migration to maintain well Na diffusion kinetics. Our discovery rolls out a new guidance for designing advanced cathode materials for sodium-ion batteries and speeds up the research on transition metal migration.
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