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通过调节 Na/Mn 反位缺陷触发 O3 型阴极中的可逆阴离子氧化还原化学
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2023-01-04 , DOI: 10.1039/d2ee03874a
Yang Yu 1, 2 , Jicheng Zhang 1 , Rui Gao 1 , Deniz Wong 3 , Ke An 4 , Lirong Zheng 5 , Nian Zhang 6 , Christian Schulz 3 , Xiangfeng Liu 1, 2
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氧阴离子氧化还原 (OAR) 在钠离子电池中氧化物正极的容量和稳定性中起着至关重要的作用,但对其内在机制知之甚少。如何触发和稳定 OAR 具有挑战性,特别是对于 O3 型过渡金属 (TM) 氧化物阴极。在此,我们阐明了 Na/Mn 反位缺陷主要触发 O3-NaMn 1/3 Fe 1/3 Ni 1/3 O 2正极中的 OAR,并且可以通过调节 Na/Mn 反位缺陷来增强 OAR 活性和可逆性Ho掺杂的位点缺陷。用Ho 3+取代Fe 3+位置会促进更多的Na/Mn反位缺陷,使更多的O孤对电子参与电荷补偿。同时,Ho 3+扩大了O-O键和∠O-TM-O角,维持了(O − )-TM-(O )的单电子氧空穴构型,抑制了O-O因电子损失而缩短,避免形成(O 2 ) 2−二聚体。此外,Ho 3+诱导费米能级以上的TM 3d轨道能带分裂,产生Mn e g *和Ni e g *的低能轨道,促进O孤对电子和Ni e g *的跃迁轨道电子,同时激活阴离子和阳离子的氧化还原活性。调节后,容量从146.8增加到184.9 mA hg -1容量保留率从 40.3% 提高到 90.0%。这项研究揭示了 O3 型阴极中的 OAR 机制,并提出了如何触发和稳定 OAR 的见解。



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更新日期:2023-01-04
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