Surface Engineering Suppresses the Failure of Biphasic Sodium Layered Cathode for High Performance Sodium‐Ion Batteries

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作者
Haocheng Ji,Jingjun Zhai,Guojie Chen,Xiao Qiu,Hui Fang,Taolve Zhang,Zhongyuan Huang,Wenguang Zhao,Zhenhui Wang,Mihai Chu,Rui Wang,Chaoqi Wang,Rui Li,Wen Zeng,Xinwei Wang,Yinguo Xiao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (12) 被引量:52
标识
DOI:10.1002/adfm.202109319
摘要

Abstract In the process of upgrading energy storage structures, sodium‐ion batteries (SIBs) are regarded as the most promising candidates for large‐scale grid storage systems. However, the difficulty in further improving their specific capacity and lifespan has become a major obstacle to promoting extensive application. Herein, by optimizing synthesis conditions, a biphasic‐Na 2/3 Ni 1/3 Mn 2/3 O 2 cathode that exhibits an ultrahigh capacity of ≈200 mAh g ‐1 without the involvement of anion redox reactions is successfully synthesized. Nevertheless, there is significant electrochemical performance degradation because of failure at the cathode‐electrolyte interface as revealed by comprehensive analyses. Further in‐depth research proves that the surface side reactions that occur at high operating voltages and the transition metal dissolution that occurs in low voltage are the root causes of electrode surface failure. Therefore, the metal oxide atomic layer deposition (ALD) protective layer is deliberately chosen to suppress such failures. The coating effectively blocks corrosion of the cathode material by the electrolyte and successfully anchors the transition metal ions on the particle surface. As a result, the cycle stability and rate performance of the electrode are improved considerably. This surface engineering strategy could provide concepts with broad applicability for suppressing the failure of sodium layered cathodes.
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