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Advanced NASICON-Type Na4Fe3(PO4)2(P2O7) Cathode for High-Performance Na+/Li+ Batteries
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2023-05-25 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.3c00948 Jinqiang Gao 1 , Yu Mei 1 , Lianshan Ni 1 , Haoji Wang 1 , Bai Song 2 , Wentao Deng 1 , Guoqiang Zou 1 , Hongshuai Hou 1 , Xiaobo Ji 1
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2023-05-25 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.3c00948 Jinqiang Gao 1 , Yu Mei 1 , Lianshan Ni 1 , Haoji Wang 1 , Bai Song 2 , Wentao Deng 1 , Guoqiang Zou 1 , Hongshuai Hou 1 , Xiaobo Ji 1
Affiliation
Na4Fe3(PO4)2(P2O7) (NFPP) is an attractive candidate for Na+ batteries (SIBs) and Li+ batteries (LIBs). However, the real implementation of NFPP has been critically restrained by the inferior intrinsic electronic conductivity. Herein, in situ carbon-coated mesoporous NFPP, obtained via freeze drying and heat treatment, demonstrates highly reversible insertion/extraction of Na+/Li+. Mechanically, the electronic transmission and structural stabilities of NFPP are significantly enhanced by the graphitized carbon coating layer. Chemically, the porous nanosized structure shortens Na+/Li+ diffusion paths and increases the contact area between the electrolyte and NFPP, ultimately rendering fast ion diffusion. Greatly, long-lasting cyclability (88.5% capacity retention for over 5000 cycles), decent thermal stability at 60 °C, and impressive electrochemical performances are demonstrated in LIBs. The insertion/extraction mechanisms of NFPP in both SIBs and LIBs are systematically investigated, confirming its small volume expansion and high reversibility. The superior electrochemical performances and the insertion/extraction mechanism investigation confirm the feasibility of utilizing NFPP as a cathode material for Na+/Li+ batteries.
中文翻译:
用于高性能 Na+/Li+ 电池的先进 NASICON 型 Na4Fe3(PO4)2(P2O7) 阴极
Na 4 Fe 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ) (NFPP) 是 Na +电池 (SIB) 和 Li +电池 (LIB) 的有吸引力的候选者。然而,NFPP 的实际应用受到较差的本征电子电导率的严重限制。在此,通过冷冻干燥和热处理获得的原位碳涂层介孔 NFPP 展示了 Na + /Li + 的高度可逆插入/提取. 在机械方面,石墨化碳涂层显着增强了 NFPP 的电子传输和结构稳定性。在化学上,多孔纳米结构缩短了 Na + /Li +扩散路径并增加电解质和 NFPP 之间的接触面积,最终呈现快速离子扩散。伟大的是,LIBs 展示了持久的循环性(88.5% 的容量保持超过 5000 次循环)、60 °C 下良好的热稳定性和令人印象深刻的电化学性能。系统地研究了 NFPP 在 SIB 和 LIB 中的插入/提取机制,证实了其体积膨胀小和高可逆性。优异的电化学性能和插入/脱出机理研究证实了利用 NFPP 作为 Na + /Li +电池正极材料的可行性。
更新日期:2023-05-25
中文翻译:
用于高性能 Na+/Li+ 电池的先进 NASICON 型 Na4Fe3(PO4)2(P2O7) 阴极
Na 4 Fe 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ) (NFPP) 是 Na +电池 (SIB) 和 Li +电池 (LIB) 的有吸引力的候选者。然而,NFPP 的实际应用受到较差的本征电子电导率的严重限制。在此,通过冷冻干燥和热处理获得的原位碳涂层介孔 NFPP 展示了 Na + /Li + 的高度可逆插入/提取. 在机械方面,石墨化碳涂层显着增强了 NFPP 的电子传输和结构稳定性。在化学上,多孔纳米结构缩短了 Na + /Li +扩散路径并增加电解质和 NFPP 之间的接触面积,最终呈现快速离子扩散。伟大的是,LIBs 展示了持久的循环性(88.5% 的容量保持超过 5000 次循环)、60 °C 下良好的热稳定性和令人印象深刻的电化学性能。系统地研究了 NFPP 在 SIB 和 LIB 中的插入/提取机制,证实了其体积膨胀小和高可逆性。优异的电化学性能和插入/脱出机理研究证实了利用 NFPP 作为 Na + /Li +电池正极材料的可行性。