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祝贺课题组刘杰等研究生在Adv. Funct. Mater.发表研究论文
发布时间:2024-02-05

    P2-型层状过渡金属氧化物阴极材料面临着严峻的挑战,包括不可逆的有害相变、过渡金属迁移和缓慢的Na+扩散动力学,这些都阻碍了它们在钠离子电池(SIB)中的进一步应用。

  为解决上述问题,课题组与美国阿贡国家实验室刘同超、Khalil Amine团队合作提出了一种熵调控双位点取代策略。在量身定制的[Na0.67Zn0.05]Ni0.22Cu0.06Mn0.66Ti0.01O2NZNCMTO)阴极中,Zn离子策略性加入占据了Na位点,有效破坏了Na/空位有序,并在层状框架内建立了强化的“支柱”效应。此外,用铜和钛取代镍和锰,加强了与晶格氧的共价键,从而阻碍了过渡金属离子的迁移,并在充放电过程中实现了近乎零应变的结构演变。密度泛函理论计算证实,经过熵调控的NZNCMTO大大降低了Na+离子扩散的迁移能垒,并提高了电子导电性。因此,NZNCMTO阴极在10 C的高放电倍率下表现出91.54 mAh g-1的高比容量,同时具有出色的循环稳定性,在10 C的电流密度下循环500次以上仍能保持接近100%的容量。该成果以《Entropy Tuning Stabilizing P2-Type Layered Cathodes for Sodium-Ion Batteries》为题发表在《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》,第一作者为课题组研究生刘杰