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、周朋飞等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的Na0.67Li0.24Mn0.76O2。
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)。
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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物界面,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。
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