Suppressing staircase-like electrochemical profile induced by P O transition by solid-solution reaction with continuous structural evolution in layered Na-ion battery cathode

堆积 电化学 阴极 材料科学 氧化物 相变 离子 过渡金属 结晶学 化学工程 化学 电极 物理化学 冶金 有机化学 催化作用 热力学 工程类 物理
作者
Kun Luo,Ming Chen,Mengdan Tian,Wenhui Li,Yang Jiang,Zhihao Yuan
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:461: 142101-142101
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142101
摘要

Layered P2-type sodium manganese oxide materials (NaxMnO2) attract substantial interest due to their low cost and high security. However, the staircase-like electrochemical profiles in P2-type NaxMnO2 caused by unfavorable phase transitions and layer gliding upon sodium extraction/re-insertion, particularly from P-type stacking to O-type stacking (e. g. P2 to O2 or OP4), are difficult to be eliminated. In this work, the staircase-like electrochemical profiles induced by PO transition are effectively suppressed in P’2-type Na2/3Mn0.8Ti0.2O2 by a solid-solution reaction with continuous structural evolution during the charge/discharge processes. P’2-Na2/3Mn0.8Ti0.2O2 exhibits smooth voltage profiles and delivers a high specific capacity of 153 mA h g−1 within 2.0–4.0 V. Structural characterizations indicate that P’2-Na2/3Mn0.8Ti0.2O2 undergoes a solid-solution reaction with continuous phase transition from P’2 phase to so-called “Z” phase, considered as an intergrowth of P-type stacking and O-type stacking in the layered lattice. The structural evolution mechanism described in this work provides a solution to suppress the staircase-like electrochemical profiles induced by PO transition in P2-type oxide cathode materials and a versatile strategy for boosting the performance of P2-type cathode materials.

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