Unraveling the functioning mechanism of fluorine-doping in Mn-based layered oxide cathodes toward enhanced sodium-ion storage performance

兴奋剂 电化学 氧化还原 离子 材料科学 八面体 氧化物 阴极 雅恩-泰勒效应 无机化学 化学工程 氧气 纳米技术 化学 电极 光电子学 冶金 物理化学 有机化学 工程类
作者
Xiaobai Song,Ruonan Liu,Junteng Jin,Xudong Zhao,Yao Wang,Qiuyu Shen,Ziqing Sun,Xuanhui Qu,Lifang Jiao,Yongchang Liu
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:69: 103377-103377 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103377
摘要

Manganese-based layered oxides with anionic redox activity are considered as one of the most promising cathode candidates for sodium-ion batteries (SIBs) owing to their abundant resources and high theoretical specific capacities. However, the severe Jahn-Teller (J-T) effect of Mn3+ and irreversible lattice oxygen loss result in rapid structural degradation and electrochemical performance deterioration. Herein, the functioning mechanism of F-doping in regulating the local and electronic structures of Mn-based layered oxides is unraveled. The introduction of the more electronegative F ions on one hand breaks the electronic symmetry of the MnO6 octahedra and effectively alleviates the J-T distortion, on the other hand suppresses the Zn ions migration through the strong Zn-F bonds and stabilizes the oxygen redox chemistry and facilitates the Na+ diffusion. The above reaction mechanisms are systematically validated by in-situ/ex-situ analyses and theoretical computations. As a result, the optimum P2-Na0.75Zn0.28Mn0.72O1.93F0.07 cathode demonstrates significantly improved rate capability (178.6 mAh g−1 at 0.1 C with 64.4 mAh g−1 at 10 C) and enhanced cycling durability (83.1% capacity retention over 400 cycles at 3 C) compared to the un-doped P2-Na0.75Zn0.28Mn0.72O2 material. This study clarifies the F-doping mechanism in layered oxides and provides new perspectives for designing high-energy and high-stability cathodes for SIBs.
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
解惑完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
黑鲨完成签到 ,获得积分10
3秒前
今后应助权箴采纳,获得10
3秒前
wulin314发布了新的文献求助20
4秒前
5秒前
懒羊羊完成签到,获得积分10
6秒前
DaSheng发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
Sun发布了新的文献求助10
7秒前
搜集达人应助Yang采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
10秒前
10秒前
汉堡包应助赵焱峥采纳,获得10
10秒前
TRY发布了新的文献求助10
10秒前
幸福糖豆发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
巴巴塔发布了新的文献求助10
12秒前
kuaile关注了科研通微信公众号
12秒前
科研通AI5应助机智的乐驹采纳,获得10
14秒前
15秒前
15秒前
15秒前
搞怪的归尘完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
16秒前
16秒前
17秒前
ZYT完成签到,获得积分10
17秒前
麦乐酷发布了新的文献求助10
20秒前
累了就休息不是放弃完成签到,获得积分10
20秒前
李健应助Angsent采纳,获得10
20秒前
wysky37发布了新的文献求助10
21秒前
丁丁发布了新的文献求助10
21秒前
权箴发布了新的文献求助10
22秒前
高分求助中
All the Birds of the World 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 3000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Am Rande der Geschichte : mein Leben in China / Ruth Weiss 1500
CENTRAL BOOKS: A BRIEF HISTORY 1939 TO 1999 by Dave Cope 1000
Machine Learning Methods in Geoscience 1000
Resilience of a Nation: A History of the Military in Rwanda 888
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3737910
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3281470
关于积分的说明 10025533
捐赠科研通 2998170
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1645135
邀请新用户注册赠送积分活动 782612
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 749843