Enhanced Ionic Transport and Structural Stability of Nb-Doped O3-NaFe0.55Mn0.45–xNbxO2 Cathode Material for Long-Lasting Sodium-Ion Batteries

离子半径 材料科学 离子 氧化物 离子键合 阳极 兴奋剂 离子电导率 插层(化学) 阴极 无机化学 分析化学(期刊) 电解质 化学工程 电极 化学 物理化学 光电子学 冶金 有机化学 工程类 色谱法
作者
Lei Zhang,Tao Yuan,Luke Soule,Hao Sun,Yuepeng Pang,Junhe Yang,Shiyou Zheng
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:3 (4): 3770-3778 被引量:52
标识
DOI:10.1021/acsaem.0c00238
摘要

Sodium-ion batteries (SIBs) are promising candidates for inexpensive and sustainable energy storage devices for the widespread utilization of intermittent renewable energy because of the natural abundance of sodium raw materials. However, since the ionic radius of Na+ is inherently larger than that of Li+, Na-based intercalation materials often suffer from poor stability and slow reaction kinetics. Regarding SIB cathodes, layered transition metals oxides (NaxTMO2) show promising theoretical capacities but low stability. In this work, a series of O3-NaFe0.55Mn0.45–xNbxO2 (x = 0, 0.01, 0.02, and 0.03) compounds are synthesized and show superior stability and rate-capability compared with the pure oxide. For instance, the best-performing sample, NaFe0.55Mn0.44Nb0.01O2, has a specific capacity of 127 mAh g–1 and 80% capacity retention over 100 cycles at 0.1 C. Ex situ X-ray diffraction (XRD) result shows that the Nb incorporation could suppress TMO2 slip and reduce the energy barrier of the O3–P3 phases' transition. When coupled with a hard carbon (HC) anode in a full cell, the battery exhibits significant weight and volume energy and power densities. It is believed that Nb-doping enlarges lattice spacing of the oxide and partially reduces Mn4+ to Mn3+, increasing the ionic conductivity of the cathodic 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
科研小垃圾完成签到,获得积分10
刚刚
美丽垣完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
独特的南风关注了科研通微信公众号
2秒前
zzw关闭了zzw文献求助
2秒前
wackykao发布了新的文献求助10
2秒前
Kiki完成签到 ,获得积分10
3秒前
张雪发布了新的文献求助10
3秒前
充电宝应助volition采纳,获得10
3秒前
会发光的小灰灰完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
顾矜应助妮可采纳,获得10
4秒前
4秒前
荀睿明发布了新的文献求助50
5秒前
5秒前
6秒前
7秒前
7秒前
jiayanzhe关注了科研通微信公众号
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
Yingkun_Xu完成签到,获得积分10
8秒前
万能图书馆应助小圆采纳,获得10
8秒前
mirayq完成签到,获得积分10
8秒前
思源应助赵赵采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
liruiyi发布了新的文献求助10
9秒前
尔尔发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
YyLiu完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
舟遥遥发布了新的文献求助10
11秒前
11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
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1561
Specialist Periodical Reports - Organometallic Chemistry Organometallic Chemistry: Volume 46 1000
Current Trends in Drug Discovery, Development and Delivery (CTD4-2022) 800
Foregrounding Marking Shift in Sundanese Written Narrative Segments 600
Holistic Discourse Analysis 600
Beyond the sentence: discourse and sentential form / edited by Jessica R. Wirth 600
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 5519097
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4611236
关于积分的说明 14527553
捐赠科研通 4548683
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2492352
邀请新用户注册赠送积分活动 1473665
关于科研通互助平台的介绍 1445593