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Introducing strong metal–oxygen bonds to suppress the Jahn-Teller effect and enhance the structural stability of Ni/Co-free mn-based layered oxide cathodes for potassium-ion batteries

引用

Journal of Energy Chemistry 2025年第2期101卷 713-722页

作者： Yicheng Lin Shaohua Luo Pengyu Li Jun Cong Wei Zhao Lixiong Qian Qi Sun Shengxue Yan School of materials Science and Engineering Northeastern University School of Resources and materials Northeastern University at Qinhuangdao Key Laboratory of Dielectric and Electrolyte Functional material Hebei Province

mn-based layered oxides（Kmo） have emerged as one of the promising low-cost cathodes for potassiumion batteries（PIBs）.However,due to the multiple-phase transitions and the distortion in the mno6structure induced by the Jahn-Teller（JT） effect associated with mn-ion,the cathode exhibits poor structural ***,we propose a strategy to enhance structural stability by introducing robust metal-oxygen（m-o） bonds,which can realize the pinning effect to constrain the distortion in the transition metal（Tm） ***,all the elements employed have exceptionally high crustal *** a proof of concept,the designed K0.5mn0.9mg0.025Ti0.025Al0.05o2cathode exhibited a discharge capacity of approximately 100 mA h g-1at 20 mA g-1with 79% capacity retention over 50 cycles,and 73% capacity retention over 200 cycles at 200 mA g-1,showcased much better battery performance than the designed cathode with less robust m-o *** properties of the formed m-o bonds were investigated using theoretical *** enhanced dynamics,mitigated JT effect,and improved structural stability were elucidated through the in-situ X-ray diffractometer（XRD）,in-situ electrochemical impedance spectroscopy（EIS）(and distribution of relaxation times（DRT） method),and ex-situ X-ray absorption fine structure（XAFS） *** study holds substantial reference value for the future design of costeffective mn-based layered cathodes for PIBs.

关键词： Jahn-Teller effect Layered oxide cathodes Low-cost Potassium-ion batteries robust m–o bonds

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