Air Corrosion of Layered Cathode Materials for Sodium-Ion Batteries: Cation Mixing and a Practical Suppression Strategy

材料科学 阴极 离子 混合(物理) 腐蚀 无机化学 化学工程 纳米技术 冶金 化学 物理化学 量子力学 物理 工程类 有机化学
作者
Yifan Huang,Wujun Zhang,Yangfan Zhou,Yueqi Wang,Linsen Li,Hui Shao,Xinrui Li,Zijian Hong,Hui Xia,Yanbin Shen,Liwei Chen
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (20): 13106-13116 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c01962
摘要

Layered oxide cathodes of sodium-ion batteries (SIBs) are considered promising candidates due to their fascinating high capacity, good cyclability, and environmental friendliness. However, the air sensitivity of layered SIB cathodes causes high electrode manufacturing costs and performance deterioration, hampering their practical application. Herein, a commercial O3-type layered Na(Ni1/3Fe1/3Mn1/3)O2 (NNFM) material is adopted to investigate the air corrosive problem and the suppression strategy. We reveal that once the layered material comes in contact with ambient air, cations migrate from transition metal (TM) layers to sodium layers at the near surface, although Na+ and TM ions show quite different ion radii. Experimental results and theoretical calculations show that more Ni/Na disorder occurs in the air-exposed O3-NNFM materials, owing to a lower Ni migration energy barrier. The cation mixing results in detrimental structural distortion, along with the formation of residual alkali species on the surface, leading to high impedance for Na+ diffusion during charge/discharge. To tackle this problem, an ultrathin and uniform hydrophobic molecular layer of perfluorodecyl trimethoxysilane is assembled on the O3-NNFM surface, which significantly suppresses unfavorable chemistry and structure degradation during air storage. The in-depth understanding of the structural degradation mechanism and suppression strategy presented in this work can facilitate high-energy cathode manufacturing from the perspective of future practical implementation and commercialization.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
英俊亦巧完成签到,获得积分10
刚刚
左眼天堂完成签到,获得积分10
1秒前
卿莞尔完成签到 ,获得积分0
1秒前
朴实的河马完成签到,获得积分10
1秒前
sennialiu完成签到,获得积分10
1秒前
luckweb完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
李胖潘完成签到 ,获得积分10
2秒前
蝉鸣一夏发布了新的文献求助10
2秒前
姜友舜发布了新的文献求助10
2秒前
easton完成签到,获得积分10
3秒前
在水一方应助xh采纳,获得10
3秒前
luckweb发布了新的文献求助10
3秒前
肌肉猛男完成签到,获得积分10
4秒前
de完成签到,获得积分10
4秒前
jie发布了新的文献求助10
5秒前
aurevoir完成签到,获得积分10
5秒前
夏辞完成签到,获得积分10
6秒前
英俊的铭应助灰灰采纳,获得10
6秒前
7890733完成签到,获得积分10
6秒前
xukaixuan001完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
端庄的山蝶完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
zzz完成签到,获得积分10
9秒前
万能图书馆应助Lisztan采纳,获得10
9秒前
工艺员完成签到,获得积分10
9秒前
Akim应助张鑏采纳,获得30
9秒前
overThat完成签到,获得积分10
10秒前
SMART完成签到,获得积分10
10秒前
完美世界应助jin采纳,获得10
10秒前
自觉沛文完成签到,获得积分10
11秒前
wangyue完成签到 ,获得积分10
11秒前
边雨完成签到 ,获得积分10
12秒前
烟花应助程风破浪采纳,获得10
12秒前
写论文好难完成签到,获得积分10
12秒前
时s完成签到,获得积分10
12秒前
研友_LNB7rL完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
jie完成签到,获得积分10
12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
The Complete Pro-Guide to the All-New Affinity Studio: The A-to-Z Master Manual: Master Vector, Pixel, & Layout Design: Advanced Techniques for Photo, Designer, and Publisher in the Unified Suite 1000
Teacher Wellbeing: A Real Conversation for Teachers and Leaders 500
Synthesis and properties of compounds of the type A (III) B2 (VI) X4 (VI), A (III) B4 (V) X7 (VI), and A3 (III) B4 (V) X9 (VI) 500
Microbially Influenced Corrosion of Materials 500
Die Fliegen der Palaearktischen Region. Familie 64 g: Larvaevorinae (Tachininae). 1975 500
The YWCA in China The Making of a Chinese Christian Women’s Institution, 1899–1957 400
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 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5401990
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4520650
关于积分的说明 14080780
捐赠科研通 4434091
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2434394
邀请新用户注册赠送积分活动 1426601
关于科研通互助平台的介绍 1405349