Low-cost layered oxide cathode involving cationic and anionic redox with a complete solid-solution sodium-storage behavior

氧化还原 阴极 电化学 阳离子聚合 材料科学 无机化学 阳极 化学工程 过渡金属 氧化物 固溶体 电极 化学 物理化学 催化作用 冶金 有机化学 高分子化学 工程类
作者
Yao Wang,Xudong Zhao,Junteng Jin,Qiuyu Shen,Ning Zhang,Xuanhui Qu,Yongchang Liu,Lifang Jiao
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:47: 44-50 被引量:65
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.01.047
摘要

Iron/manganese-based layered transition-metal oxides have attracted numerous attentions as promising cathodes for sodium-ion batteries (SIBs) due to their high theoretical capacities and abundant reserves, yet they still suffer from detrimental phase transitions and fast capacity fading. Herein, we realize a complete solid-solution sodiation/desodiation behavior over a wide voltage range of 1.5–4.3 V in a novel P2-Na0.75Ca0.05Li0.15Fe0.2Mn0.6O2 (P2-NCLFMO) cathode material, where cationic and anionic redox reactions synergistically provide charge compensation. Li ions in transition-metal (TM) sites not only trigger the oxygen redox activity, but also increase the Na content for stabilizing the P2-structure at high voltage and weaken the Jahn-Teller effect by diluting the Mn3+ concentration; Ca ions in Na sites serve as “pillars” to stabilize the layered structure and alleviate the lattice oxygen release. The complete solid-solution reaction in the wide voltage range ensures both rapid Na+ diffusivity and small volume variation. Therefore, the P2-NCLFMO cathode shows outstanding rate capability (183 mAh g−1 at 0.1C in comparison with 49.9 mAh g−1 at 20C) and respectable cycling performance (76% capacity retention after 150 cycles at 1C). Additionally, the prototype Na-ion full battery constructed by the P2-NCLFMO cathode and hard carbon anode delivers a promising energy density of 246.3 Wh kg−1. This work provides a new platform for achieving high-energy and long-life layered oxide cathodes involving cationic and anionic redox by eliminating the irreversible phase transitions.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
建成发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
秦春歌发布了新的文献求助10
1秒前
Tree_完成签到 ,获得积分10
2秒前
达俐融完成签到,获得积分20
2秒前
温灿发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
hyx完成签到 ,获得积分10
3秒前
wanci应助Ahha采纳,获得10
4秒前
xuex1发布了新的文献求助10
4秒前
本特利发布了新的文献求助10
5秒前
zhanghaha发布了新的文献求助10
5秒前
小二郎应助达俐融采纳,获得10
6秒前
Jennifer发布了新的文献求助10
6秒前
sci发布了新的文献求助10
6秒前
Ava应助白水晶采纳,获得10
6秒前
23533213关注了科研通微信公众号
7秒前
zzt37927发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
胡须完成签到,获得积分10
11秒前
sci完成签到,获得积分10
12秒前
胡须发布了新的文献求助10
13秒前
忍忍发布了新的文献求助10
13秒前
田様应助丢丢采纳,获得10
14秒前
14秒前
你好发布了新的文献求助10
15秒前
欢喜的皮卡丘完成签到,获得积分10
15秒前
英姑应助cube采纳,获得10
16秒前
Ahha发布了新的文献求助10
16秒前
建成完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
小菜完成签到 ,获得积分10
18秒前
19秒前
振羽完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
高分求助中
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
宽禁带半导体紫外光电探测器 388
COSMETIC DERMATOLOGY & SKINCARE PRACTICE 388
Case Research: The Case Writing Process 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3142067
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2793006
关于积分的说明 7805015
捐赠科研通 2449359
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1303185
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626807
版权声明 601291