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JMCA:具有高容量快钠离子传输的富界面混相(P2+T)NaxCo0.1Mn0.9O2(0.44≤x≤0.7)材料

  近日,高国锋同学关于P2+T相NaxCo0.1Mn0.9O2钠离子电池正极材料的论文被JMCA接收。简介如下:

  引言

  在针对P2相材料结构的改良中,一般采用的方法为共掺杂、包覆、氧空位缺陷以及制作混相等,这些方式都可以在一定程度上抑制充放电过程中材料结构发生的不可逆相变。特别是针对制作混相而言,由于各相材料均具有自己本身的一些性能和结构优势,如果可以通过材料在微观角度的共生从而使材料拥有两者或者多种材料的性能优势,这将极大改善材料的电化学性能。目前研究者已经开始探索相关的内容,并取得了一部分的进展,尝试了诸如P2和O3相材料的复合,P2和P3相材料的复合等,然而P2和T相材料的复合则很少有人进行尝试。


Figure 1.(a)P2-type Na0.7Co0.1Mn0.9O2, T-type Na0.44Co0.1Mn0.9O2 and P2+T-type NaxCo0.1Mn0.9O2的原始XRD曲线; (b) P2+T-type NaxCo0.1Mn0.9O2 Rietveld 精修结果曲线; (c)-(d) P2 相和 T 相材料结构模型图.

Figure 2. 样品P2+T相NaxMn0.9Co0.1O2的扫描图:(a)低放大倍数,(b)高放大倍数; (c)透射图,(d)高分辨图以及对应d中1、2、3区域放大图d1、d2、d3。d1′、d2′、d3′分别为对应d1、d2、d3的傅里叶转换图。以及(e)材料对应元素的EDX元素分析图




Figure 3(a)在1.5-4.4V的电位范围内,0.1mVs-1扫速下P2+T NaxMn0.9Co0.1O2的循环伏安图,(b)P2 + T型材料在1.5到4.4V之间的充电/放电电压曲线;(c)P2 + T型材料的倍率性能(1C对应于176mAg -1);(d)P2 + T型材料在1C倍率下5圈,10圈,20圈,30圈,40圈和50圈循环的充放电曲线(e)在1.5-4.4V电压范围内三种材料的循环对比图

Figure 4(a),(b),(c),不同扫描速率(0.2,0.4,0.6,0.8,1 mV s-1)下P2,T和P2 + T型材料的CV曲线;(d),(e),(f)P2,T和P2 + T型材料的峰值电流与扫描速率的平方根(v1 / 2)的关系。 电压范围是1.5-4.4V。

Figure5(a)开路电位下各材料的EIS和相应等效电路;(b)Zre对低频区域频率(ω-1/2)倒数平方根的依赖关系;(c)P2+T相两相结合界面模型; (d)通过EIS得出的所制备材料的Na +扩散系数(D)。


Figure6 1.5-4.4V的电势范围内以0.1C下在P2+T材料的充电/放电期间收集的非原位XRD图

  本文成功制备了一种新型混合相P2 + T NaxCo0.1Mn0.9O2(0.44≤x≤0.7)复合材料作为SIBs的正极材料,具有高比电容和高倍率性能。 材料优越的放电性能归因于P2 + T结构中P2相和T相材料的共存和P2 + T复合材料界面效应的协同效应。研究结果突出了构建用于快速和高容量电荷存储的相界面的重要性,并且为钠离子电池的高性能正极材料的设计提供了另一个方式。

Guofeng Gao, Da Tie,  Hao Ma,  Haijun Yu, Shanshan Shi,  Bo Wang,  Shengming Xu,  Linlin Wang  and  Yufeng Zhao

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta00206a/unauth#!divAbstract

DOI:10.1039/C8TA00206A