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Impact of Transition Metal Layer Vacancy on the Structure and Performance of P2 Type Layered Sodium Cathode Material

引用

nano-Micro Letters 2024年第11期16卷 340-358页

作者： Orynbay Zhanadilov Sourav Baiju na.a.ia.voronina.jun ho yu A.-Yeon Kim Hun‑Gi jung Kyuwook Ihm Olivier Guillon Payam Kaghazchi Seung‑Taek Myung Department of nanotechnology and Advanced Materials Engineering and Sejong Battery Institute Hybrid Materials Research CenterSejong University98 Gunja‑DongGwangjin‑GuSeoul 05006South Korea Institute of Energy and Climate Research‑Materials Synthesis and Processing(IEK‑1) Forschungszentrum Jülich GmbH52425 JülichGermany Center for Energy Storage Research Korea Institute of Science and TechnologySeoul 02792South Korea KIST‑SKKU Carbon‑Neutral Research Center Sungkyunkwan UniversitySuwon 16419South Korea Department of Energy Science Sungkyunkwan UniversitySuwon 16419South Korea Pohang Accelerator Laboratory 80 Jigokro‑127‑BeongilNam‑GuPohangGyeongbuk 37673South Korea MESA+Institute for nanotechnology University of Twente7500 AE EnschedeThe Netherlands

This study explores the impact of introducing vacancy in the transition metal layer of rationally designed na_(0.6)[Ni_(0.3)Ru_(0.3)Mn_(0.4)]O_(2)(NRM)cathode *** incorporation of Ru,Ni,and vacancy enhances the structural stability during extensive cycling,increases the operation voltage,and induces a capacity increase while also activating oxygen redox,respectively,in na_(0.7)[Ni_(0.2)V_(Ni0.1)Ru_(0.3)Mn_(0.4)]O_(2)(V-NRM)*** analytical techniques including transmission electron microscopy,X-ray absorption near edge spectroscopy,operando X-ray diffraction,and operando differential electrochemical mass spectrometry are employed to assess changes in the average oxidation states and structural *** results demonstrate that V-NRM exhibits higher capacity than NRM and maintains a moderate capacity retention of 81%after 100 ***,the formation of additional lone-pair electrons in the O 2p orbital enables V-NRM to utilize more capacity from the oxygen redox validated by density functional calculation,leading to a widened dominance of the OP4 phase without releasing O_(2) *** findings offer valuable insights for the design of advanced high-capacity cathode materials with improved performance and sustainability in sodium-ion batteries.

关键词： Layered oxide Oxygen evolution Sodium battery Vacancy Cathode

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