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Unlocking high-rate O3 layered oxide cathode for Na-ion batteries via ion migration path modulation

Journal of Energy Chemistry 2023年第8期83卷 53-61,I0004页

作者： Guoliang Liu Weile Xu Jianghua Wu Yong Li Liping Chen Shuyue Li Qinghui Ren Juan Wang Shaanxi Key Laboratory of Nanomaterials and Nanotechnology Xi'an University of Architecture and TechnologyXi'an 710055ShaanxiChina

O3-NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2is a promising layered cathode material with high specific capacity,low cost,and simple ***,sluggish kinetic hindrance is attributed to the size discrepancy between the large Na-ion and narrow tetrahedral interstitial positions,leading to inferior rate capacity and low reversible ***,F with light-weight and strong electronegativity is introduced to substitute O atoms in the bulk structure,which intensifies the bond strength of transition metal and oxygen and enlarges the Na+diffusion *** addition,density-functional theory(DFT) calculations demonstrate that the electrostatic interaction is weakened between Na+in the tetrahedral site and the transitionmetal cation directly below it,dramatically reducing the migration barriers of Na+***,the as-obtained NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O1.95F0.05sample displays outstanding rate performance of 86.7 mA h g^(-1)at 10 C and excellent capacity retention of 84.1% after 100 cycles at 2 ***,a full cell configuration using a hard carbon anode reaches the energy density of 307.7 Wh kg^(-1).This strategy paves the way for novel means of modulating the Na-ion migration path for high-rate O3-type layered cathode materials.

关键词： Sodium-ion batteries Layered cathode material Fdoping kinetic hindrance lon migration path

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