Solid-State Synthesis of Low-Cost and High-Energy-Density Sodium Layered-Tunnel Oxide Cathodes: Dynamic Structural Evolution, Na+/Vacancy Disordering, and Prominent Moisture Stability

空位缺陷 阴极 氧化物 材料科学 水分 结构稳定性 国家(计算机科学) 低能 固态 化学物理 凝聚态物理 工程物理 化学 原子物理学 复合材料 物理化学 物理 冶金 结构工程 工程类 计算机科学 算法
作者
Zhuang‐Chun Jian,Yi‐Feng Liu,Yan‐Fang Zhu,Jiayang Li,Haiyan Hu,Jing-Qiang Wang,Lingyi Kong,Xin‐Bei Jia,Hanxiao Liu,Jun-Xu Guo,Mengying Li,Yan‐Song Xu,Jianfeng Mao,Shilin Zhang,Yao Xiao,Shi Xue Dou,Shulei Chou
标识
DOI:10.2139/ssrn.4708080
摘要

Manganese-based layered oxides show promise as cathode materials for sodium-ion batteries (SIBs). However, challenges including sluggish Na+ kinetics, complex phase transitions, and poor air stability hinder their practical application. Herein, we proposed a dual-function strategy that not only precisely manipulates dynamic structural evolution from layered to tunnel structure, but also effectively suppresses Na+/vacancy and charge ordering by inhibiting electron delocalization. We designed a series of Ti-substituted Na2/3Mn1-xTixO2 (x=0, 1/9, 2/9, 1/3) as proof of concept materials to demonstrate the dual-function strategy. As a result, the optimized Na2/3Mn8/9Ti1/9O2 cathode material delivers a high specific capacity of 202.9 mAh g−1 at 0.1C within 1.5−4.3 V, equivalent to 536.6 Wh kg−1 of energy density, and exhibits 71.0% of capacity retention after 300 cycles at 1C. Meanwhile, a highly reversible P2/Tunnel-OP4/Tunnel phase transition process and interlocking effect between the layered and tunnel structure as well as prominent moisture stability even after soak water treatment are further confirmed by in-situ charge and discharge XRD and other advanced characterization techniques. It is worth noting that the electrode assembled with water-solution binder still displays a high capacity retention of 85.4% after 400 cycles at 1C. Our dual-function strategy provides valuable guidance for developing high-energy density and water-stable practical SIBs cathode materials.
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
刚刚
想想完成签到 ,获得积分10
刚刚
S77发布了新的文献求助10
刚刚
深情安青应助元元369采纳,获得10
刚刚
黄丽珍关注了科研通微信公众号
1秒前
慕青应助伶俐的以筠采纳,获得10
1秒前
Anthone发布了新的文献求助10
1秒前
olly完成签到,获得积分10
1秒前
Billy应助成就的雅彤采纳,获得30
1秒前
Infinity发布了新的文献求助30
1秒前
2秒前
是乐乐呀完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
SciGPT应助foceman采纳,获得10
2秒前
窦慕卉完成签到,获得积分10
2秒前
charles发布了新的文献求助10
3秒前
所所应助tds采纳,获得10
4秒前
zhyi发布了新的文献求助10
4秒前
共享精神应助1234采纳,获得10
4秒前
4秒前
姚耀发布了新的文献求助10
4秒前
Whc发布了新的文献求助30
5秒前
斯文败类应助yukuai采纳,获得10
7秒前
CodeCraft应助tomorrow采纳,获得10
8秒前
万能图书馆应助ciooli采纳,获得10
8秒前
搜集达人应助yuebaoji采纳,获得10
8秒前
怡然幻然完成签到,获得积分10
9秒前
姚一发布了新的文献求助10
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
Hello应助uglyboy采纳,获得30
10秒前
寒色完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
tt发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
tds完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
CodeCraft应助zyy采纳,获得10
16秒前
16秒前
高分求助中
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 1000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 310
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 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3979440
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3523402
关于积分的说明 11217322
捐赠科研通 3260886
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1800231
邀请新用户注册赠送积分活动 878983
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 807126