武理麥立強(qiáng)/王選鵬AFM:調(diào)節(jié)Mn價(jià)態(tài)抑制錳基層狀氧化物中Jahn-Teller效應(yīng) 2023年10月15日 下午9:48 ? 頂刊 ? 閱讀 35 錳基層狀氧化物因其高理論容量而成為鉀離子電池(PIBs)中最具吸引力的正極之一。然而,Mn3+的Jahn-Teller效應(yīng)會(huì)造成有害的無(wú)序結(jié)構(gòu)和不可逆的相變,從而導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性較差。 武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)、王選鵬等證明了通過(guò)調(diào)節(jié)Mn平均價(jià)態(tài)來(lái)抑制Mn基層狀氧化物中Jahn-Teller效應(yīng)的有效策略。 圖1 Mn價(jià)態(tài)調(diào)節(jié)的Jahn-Teller效應(yīng)和K0.5Mn0.9?xCoxFe0 .1O2的表征 為驗(yàn)證這一策略,作者首先合成了一系列具有不同Mn含量的含鉀層狀氧化物(K0.5Mn0.9?xCoxFe0 .1O2,x = 0.1、0.2、0.3 和 0.4)。由于電荷補(bǔ)償,Mn平均價(jià)態(tài)隨著Mn含量的減少而從3.625+增加到4+。 隨著Mn平均價(jià)態(tài)的增加,高壓區(qū)的兩對(duì)氧化還原峰逐漸減弱后消失,層狀氧化物材料的循環(huán)穩(wěn)定性得到提高。這些結(jié)果主要?dú)w因于Mn平均價(jià)態(tài)的增加有效抑制了局部結(jié)構(gòu)中Jahn-Teller效應(yīng)。 圖2 不同電極的表征 此外,在這項(xiàng)工作中,Mn3+/4+價(jià)態(tài)也通過(guò)Mg2+和Ti4+部分取代Mn來(lái)調(diào)節(jié)。電化學(xué)惰性的Mg2+和Ti4+通常用作層狀氧化物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑,從而提高循環(huán)壽命。然而,二價(jià)Mg和四價(jià)Ti對(duì) Mn3+/4+價(jià)態(tài)的調(diào)節(jié)作用相反。獲得的具有高M(jìn)n價(jià)態(tài)的K0.5Mn0.6Co0.2Fe0.1Mg0.1O2表現(xiàn)出比具有低Mn價(jià)態(tài)的 K0.5Mn0.7Co0.2Fe0.1O2和K0.5Mn0.6Co0.2Fe0.1Ti0.1O2更好的循環(huán)穩(wěn)定性。 因此,使用具有最高M(jìn)n價(jià)數(shù)(4+)的 K0.5Mn0.6Co0.2Fe0.1Mg0.1O2作為鉀離子電池正極時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,在0.1 A g-1下循環(huán)150 次后的容量保持率為91%,并且即使在1 A g-1下循環(huán)500次后仍保持初始容量的74%。作者相信這一策略為開發(fā)用于鉀離子電池的先進(jìn)正極材料提供了新的指導(dǎo)方針。 圖3 不同電極的電化學(xué)性能 Suppressing the Jahn–Teller Effect in Mn-Based Layered Oxide Cathode toward Long-Life Potassium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202108244 原創(chuàng)文章,作者:v-suan,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來(lái)源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/15/8b310c0650/ 電池 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 ?孫學(xué)良/王建濤等AFM:電子電導(dǎo)率對(duì)低溫鹵化物基全固態(tài)電池的關(guān)鍵作用! 2023年10月8日 ?天大ACS Catalysis:Ag/CeSnOx串聯(lián)催化劑通過(guò)界面電荷轉(zhuǎn)移消除NH3 2023年10月12日 AFM: 充滿1D FeNi-MOF的亞2 nm 2D FeNi LDH納米片增強(qiáng)析氧電催化 2023年10月16日 崔屹/李煜章,最新Nature子刊! 2024年2月22日 構(gòu)型與性能關(guān)系!何冠杰Nature子刊:中性介質(zhì)中高效合成H2O2! 2024年5月20日 Angew. Chem. :?jiǎn)卧诱{(diào)變促進(jìn)電催化乙烯環(huán)氧化反應(yīng) 2024年3月27日