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Accès ouvert déclaré 2025 article

Local electronic regulation of Na5V12O32 cathode suppressing structural distortion toward enhanced sodium storage

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

High-voltage layered oxide cathodes have received extensive attention for sodium-ion batteries owing to their potential high energy and power densities, but their stabilization remains a universal challenge. Herein, a stable high-voltage KxNa5-xV12O32 cathode is designed by synergistically tuning the irreversible phase and oxygen vacancies through the substitution of Na with K. The functional mechanism regulating the electronic structure of KxNa5-xV12O32 is elucidated: K substitution strengthens V 3d–O 2p hybridization and V 3d–orbital electron delocalization in the K0.147Na4.853V12O32 structure, enriching charge distribution and reinforcing the V3O8 structure. This promots electron transfer kinetics, suppresses irreversible phase transition, and lowers the Na+ diffusion energy barrier. Moreover, the reversible redox reaction of V5+/V4+ is significantly enhanced, delivering 250.1 mA h g−1 (1.5–4.3 V vs. Na/Na+), which increases the average operating voltage from 4.0 to 4.3 V and boosts the overall energy density. Consequently, the K0.147Na4.853V12O32 electrode significantly enhances cycling performance, retaining 98.2% of the capacity after 1000 cycles at 1300 mA g−1 and enabling stable cycling with 98.7% retention after 300 cycles in a hard carbon | | K0.147Na4.853V12O32 pouch cell. This strategy of electronic structure modulation offers avenues for developing high energy density stable vanadium-based cathode materials for sodium-ion batteries. High voltage layered oxide cathodes are highly demanded for Na-ion batteries, but they are plagued with structural instability. Here, authors enabled a high voltage KxNa5-xV12O32 cathode with reinforced V 3d–O 2p hybridization and V 3d–orbital electron delocalization upon K substitution, translated to enhanced V 5+/V4+ with improved cycling performance.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Local electronic regulation of Na5V12O32 cathode suppressing structural distortion toward enhanced sodium storage
Date Crossref
20/11/2025
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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