Adv Mater:晶面调控和含氟界面设计增强层状氧化物钠离子电池性能
纳米技术 纳米 2024-11-17

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由于层状氧化物中的活性氧具有氧化还原活性,使得其具有高容量,因此成为有吸引力的钠离子电池(SIB)阴极材料,但是因为晶格氧的释放、界面副反应和结构重构等现象,层状氧化物的容量/电压迅速减少,而且反应动力学缓慢。

有鉴于此,南开大学程方益山东理工大学周晋周朋飞报道一种晶面调制和氟化界面工程的协同策略,开发了高容量、优异的倍率性能和长循环稳定性Na0.67Li0.24Mn0.76O2

本文要点:

(1)

合成单晶Na0.67Li0.24Mn0.76O2(NLMO{010})的暴露{010}活性晶面更多,具有更快速的阴离子氧化还原动力学,更高的容量(10 mA g-1时的容量达到272.4 mAh g-1),优异的能量密度(713.9 Wh kg-1)和倍率性能(1 A g-2达到116.4 mAh g-1)。

(2)

此外,通过加入N-氟苯磺酰亚胺(NFBS)作为电解质添加剂,NLMO{010}阴极在500 mA g-1下400次循环后保持84.6 %的容量,电压衰减减轻(每次循环的电压减少为0.27 mV)。

通过原位分析和理论计算揭示了N-氟苯磺酰亚胺NFBS的双重作用能够导致NLMO{010}阴极和硬碳阳极形成较薄且稳定的氟化界面,能够去除高活性氧。测试结果表明,快速离子转移的晶面工程以及含氟电解质设计,实现了提高高能量密度SIB的氧氧化还原活性阴极材料。

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参考文献

Yiran Sun, Junying Weng, Pengfei Zhou, Wenyong Yuan, Yihao Pan, Xiaozhong Wu, Jin Zhou, Fangyi Cheng, Improving Oxygen-Redox-Active Layered Oxide Cathodes for Sodium-Ion Batteries Through Crystal Facet Modulation and Fluorinated Interfacial Engineering, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202410575

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202410575


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