赵金保教授课题组

研究前沿

一种用于钠离子电池的新型富镍O3-Na[Ni0.60Fe0.25Mn0.15]O2正极

钠离子电池被认为是锂离子电池的有希望的补充,可用于大规模储能应用。目前,研究者不断开发高性能正极材料,包括层状氧化物,聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物。在层状化合物正极材料中,O3型层状过渡金属(TM)氧化物的NaxTMO2(x1.0)具有高比容量和灵活的合成工艺,被认为是最有前途的类型之一。然而,它们通常在高度脱钠状态下遭受结构损坏。

为了实现稳定高容量O3NIB正极,本文报道了一种工业上可行的共沉淀法合成的新型O3型层状氧化物材料Na[Ni0.60Fe0.25Mn0.15]O2。结合原位XAS和原位XRD分析对反应机制进行了研究,表明镍和铁阳离子参与电荷补偿机制,在Na+脱嵌时具有高度可逆的O3-O’3P3-O3’’相变。通过GITT、非原位XRDTEM分析表明,高压O3’’相表现出较差的Na+扩散动力学和热力学稳定性。通过将电荷电压从4.2V降低到4.0 V,在没有高压O3’’相的情况下,电极表现出优异的综合性能(200次循环后容量保持率约84%,在2.0C下约为81%)。此外,已证实的高压电容衰减机理有助于澄清电容衰减的原因。可以采取可行的策略,如表面涂层、微量掺杂或电解质优化等,以开发稳定、高容量的NIB正极材料。


原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.05.013

(张青)


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