Natriumjonbatterier (SIB) anses vara ett lovande energilagringssystem på grund av deras överlägsna säkerhetsegenskaper, låga pris och rikliga natriumtillförsel, medan utvecklingen av elektrodmaterial spelar en avgörande funktion för SIB:s prestanda.
P2-Na2/3 Ni1/3 Mn2/3 O2 är ett typiskt skiktat oxidkatodmaterial för SIB, kännetecknat av dess unika strukturella egenskaper som ger snabba jontransportvägar och lägre diffusionsbarriärer för Na + joner. Följaktligen har den fått stor uppmärksamhet från många forskare.
Emellertid står detta material också inför utmaningar såsom komplex flerfasövergång och irreversibla anjonredoxprocesser, som begränsar dess elektrokemiska prestanda. Därför finns det ett akut behov av att utveckla effektiva strategier för att modifiera detta material för att förbättra det praktiska.
Nu, i en nyligen publicerad studie publicerad i Science China Chemistry , ledd av professor Yao Xiao från College of Chemistry and Materials Engineering vid Wenzhou University, har ett team av forskare föreslagit en strategi för Ti-substituerad-förstärkning av den enkristallina tillväxten och designat en hydrostabil ~10 μm enkristall P2-Na2/3 Ni1/3 Mn1/3 Ti1/3 O2 katodmaterial som prototyp.
"Enligt Vegards lag ändras gitterparametern av beståndsdelarna med liknande absoluta Vegards lutning av systemet. Annars kan de koncentrerade dopämnena migrera till ytorna och skapa en eutektisk film som har en lägre smältpunkt än de två rena komponenterna. vilket är fördelaktigt för gränssnittet atomdiffusion och kristalltillväxt Därför är det rimligt att misstänka att Ti 4+ med större Vegards sluttningar kan det främja kristalltillväxten av katoder", säger Xiao.
Studien fokuserade på bildningsprocessen, elektrokemiskt beteende, strukturell utveckling och luftstabilitet för P2-Na2/3 Ni1/3 Mn1/3 Ti1/3 O2 genom avancerad karakteriseringsteknik och utforskade sambandet mellan dess struktur, funktion och egenskaper.
Resultaten visade att substitution av Ti är fördelaktigt för att generera stora korn, undertrycka multipla fasövergångar och hämma irreversibel anjonredox genom strukturell reglering. Det erhållna materialet visar inte bara en hög energitäthet och ger bra cykelprestanda utan förbättrar också avsevärt Na + transportkinetik och luftstabilitet.
Sammantaget kan denna studie ge insikter i multifunktionell strukturell modulering för utveckling av högpresterande natriumbaserade skiktade katodmaterial för praktiska tillämpningar.
Mer information: Yi-Feng Liu et al, En luftstabil enkristall-oxidkatod baserad på multifunktionell strukturell modulering för natriumjonbatterier med hög energidensitet, Science China Chemistry (2024). DOI:10.1007/s11426-023-1891-4
Tillhandahålls av Science China Press
