Elucidating the Structural Evolution of O3-type NaNi 1/3 Fe 1/3 Mn 1/3 O 2 : A Prototype Cathode for Na-Ion Battery
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Le résumé fourni par la source
Extending the depth-of-charge (DoC) of the layered oxide cathode presents an essential route to improve the competitiveness of the Na-ion battery versus the commercialized LiFePO 4 -based Li-ion battery (0.8 CNY/Wh). However, the DoC-dependent boundary between detrimental/irreversible structural distortion and neutral/reversible structure interconversion cannot be clearly distinguished, which is attributed to the ambiguous recognition of correlation among the complex phase transition, local covalent environment evolution, and charge compensation. Herein, to bridge the above gap, we employed O3-NaNi 1/3 Fe 1/3 Mn 1/3 O 2 as the prototype cathode and extended the target DoC from typical Na0.4 (∼125 mAh/g, 4.0 V cutoff) to Na0.2 (∼180 mAh/g, 4.3 V cutoff). Regarding phase transition and charge compensation, the O3-to-P3 phase transition occurs before moderate Na 0.4 -DoC (Fe/Mn redox silence, Ni oxidation dominated), while further desodiation (start from Na 0.4 ) induces a P-to-O slab transition, resulting in the coexistence of P3 and OP2 phases and subsequent OP2/O3 intergrowth phases at higher DoC (Na 0.2 ), upon which the Fe 3+ -to-Fe 4+ oxidation is activated for capacity contribution. The local covalent environment presents severer deviation at high DoC (merely 0.2 mol desodiation from Na 0.4 to Na 0.2 ), which can be attributed not only to the slab gliding induced by the P-to-O slab transition but also to the further aggravation caused by the Jahn–Teller distortion of the FeO 6 octahedron. Such irreversible distortion of the local covalent environment would be accumulated and evolved/deteriorated into structural degradation during long-term cycling. Furthermore, the rate-dependent artificial regulation of redox process has been demonstrated and the doping strategy toward structural stabilization has been proposed.
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Le contrôle bibliographique ouvert
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- Titre Crossref
- Elucidating the Structural Evolution of O3-type NaNi <sub>1/3</sub> Fe <sub>1/3</sub> Mn <sub>1/3</sub> O <sub>2</sub> : A Prototype Cathode for Na-Ion Battery
- Date Crossref
- 07/11/2024
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Xiamen University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Institute of Physics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Institute of High Energy Physics Beijing Synchrotron Radiation Facility pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Beijing Synchrotron Radiation Facility pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Tan Kah Kee Innovation Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Contemporary Amperex Technology Co. pays non établi dans la noticeEntreprise
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Tsinghua University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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College of Chemistry and Chemical Engineering State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Ltd. Huayou New Energy Technology (Quzhou) Co. pays non établi dans la noticeEntreprise
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Fujian Science and Technology Innovation Laboratory for Energy Devices (21C-Lab) pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Xiamen University, Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials et Institute of Physics, avec 9 autres affiliations.
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