郭玉国/黄志高/姚胡蓉AFM: 实现钠电空气稳定/高倍率O3层状氧化物正极的通用策略 2023年10月15日 下午3:37 • 未全平台发布, 顶刊 • 阅读 7 用于钠离子电池(NIB)的O3型层状氧化物正极通常受到其固有的空气敏感性和缓慢动力学问题的阻碍,这源于空气暴露期间的自发晶格Na提取和Na+扩散过渡态的高四面体位能。更糟糕的是,由于空气稳定性机制中提出的钠抑制与动力学策略中提到的增强钠扩散之间存在矛盾,这两个障碍的改善很难同时实现。 在此,中科院化学所郭玉国研究员、福建师范大学黄志高教授及姚胡蓉副教授等人提出了一种在晶体骨架中引入适当Na空位的简单策略以有效解决空气稳定性和动力学之间的矛盾,从而实现O3型层状氧化物正极材料的双重性能提升。 基于电荷密度差异计算、SEM、化学滴定和XPS分析的综合结果表明,Na空位的存在降低了具有最高电化学势的过渡金属离子的电荷密度,有利于增强材料的抗氧化能力、抑制Na的自发萃取,并减轻空气暴露时表面残留碱物质的形成。同时,Na空位可以提供更多的Na扩散位点,促进Na+从困难的ODH 到容易的TSH传输的转变。此外,钠空位的引入降低了带正电的钠离子的屏蔽效应,并导致钠层间距更加开放。 图1. 正极材料优化前后的电化学性能对比 此外,DFT 计算证明,在开放晶体框架中,Na+迁移势垒从≈1000 meV显著降低到≈300 meV。因此,优化后材料显示出老化时的容量保持率从Na1的 84.9%到Na0.93的95.9%的明显提高,2000 mA g-1时的倍率性能从54.7% 显著提高到 70.8%,并且在200次循环后具有82.8% 的出色循环稳定性。 此外,Na空位策略可以由前处理或后处理工程轻松实现,并且对各种O3层状氧化物正极表现出优异的通用性。因此,该策略的有效性和普适性使其适用于工业化生产,为实现用于NIBs的O3层状氧化物正极的实际应用开辟了一条新途径。 图2. 优化前后正极材料钠化/脱钠过程中的详细结构演变 A Universal Strategy toward Air-Stable and High-Rate O3 Layered Oxide Cathodes for Na-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202111466 原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/f6ff88d5b0/ 电池 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 苏大晏成林团队,最新Nature子刊! 2023年10月11日 电池日报8篇顶刊:崔光磊、余彦、周伟东、邱介山、官操、王振波、忻获麟、陶占良等成果! 2023年10月8日 王磊/刘晓斌AFM:1D/3D三功能催化剂用于锌-空气电池和自供电全分解水 2023年10月10日 夏幼南/邵敏华/谷猛,最新Angew!稳定性不强?老化来助力! 2023年11月23日 江南大学潘成思/朱永法,今日Nature Energy!创制超分子催化剂! 2024年1月26日 五单位联合AFM:溶剂化、阴极和阳极界面的同步调节助力长寿命锌离子电池 2023年11月7日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交