Elektrochemische activiteit van positief elektrodemateriaal van P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2-natriumionbatterij

Elektrochemische activiteit van positief elektrodemateriaal van P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2-natriumionbatterij

Auteur: ZHANG Xiaojun ¹ , LI Jiale ^1,2 , QIU Wujie ^2,3 , YANG Miaosen ¹ , LIU Jianjun ^2,3,4

Abstract

---

Met de voordelen van lage kosten en brede distributie van grondstoffen worden natrium-ionbatterijen beschouwd als de beste alternatieve materialen voor kathodematerialen voor lithium-ionbatterijen. In de P2-fase NaMnO2 met gelaagde structuur kan een binaire vaste oplossing van de overgangsmetaallaag de elektrochemische prestaties van het elektrodemateriaal effectief verbeteren. In deze studie werd het structurele model van Nax[Mg0,33Mn0,67]O2 met vaste Mg-ionoplossing geconstrueerd met behulp van het Coulombic-model. Uit de berekeningen van de eerste principes bleek dat de ontladingsspanning van Nax[Mg0,33Mn0,67]O2 3,0 V bereikte bij een natriumionengehalte van minder dan 0,67. Elektronische toestandsdichtheid en ladingspopulatieanalyse toonden aan dat de vaste oplossing van Mg de anionische elektrochemische activiteit van roosterzuurstof in de P2-fase Nax[Mg0,33Mn0,67]O2 motiveerde, waardoor het elektrochemische reactiemechanisme van het systeem transformeerde van kationische en anionische synergische redoxreactie naar omkeerbare anionische redoxreactie. Deze transformatie biedt een nieuwe methode voor het ontwerp van elektrodematerialen voor Na-ionbatterijen, evenals een nieuwe aanpak voor de optimalisatie en verkenning van andere ionenbatterijen.

Trefwoorden:  natriumionbatterij; elektrochemische activiteit; eerste principe; doping van alkalimetalen

---

TOB NEW ENERGY biedt een volledige set batterijmaterialen , batterijmachines , batterijproductielijnoplossingen en batterijtechnologie voor de productie van solid-state batterijen, natriumionbatterijen en lithiumionbatterijen.

---

De afgelopen jaren, met de commercialisering van nieuwe energie-industrieën zoals windenergie en zonne-energie, hebben mensen hogere eisen gesteld aan grootschalige energieopslagtechnologie[1,2]. Bij het onderzoek naar materialen voor energieopslag vormen de elektrochemische activiteit en structurele stabiliteit van elektrodematerialen een van de onderzoeksfocus[3,4]. Van de verschillende energieopslagsystemen die momenteel bekend zijn, zijn de materialen voor lithium-ionbatterijen relatief volwassen en worden ze op grote schaal gebruikt. Problemen zoals de ongelijke verdeling van de lithiumvoorraden en de moeilijkheid van de lithiumterugwinningstechnologie hebben de grootschalige toepassing van lithium-ionbatterijen echter ernstig beperkt[5, 6, 7]. Natrium, dat tot dezelfde familie behoort als lithium, heeft de kenmerken van overvloedige grondstoffen, lage kosten en brede distributie. Tegelijkertijd hebben natriumionbatterijen vergelijkbare fysische en chemische eigenschappen en elektrochemische reactiemechanismen als lithiumionbatterijen. Daarom zijn natriumionbatterijen een van de meest veelbelovende alternatieve materialen[8,9].

Berthelot et al.[10] ontdekten dat in het gelaagde oxide NaTMO2 dat een enkel overgangsmetaal (TM) bevat, natriumionen en vacatures zijn geordend in de zuivere natriumlaag, wat resulteert in veel spanningsplatforms voor dit type oxide tijdens het ontladingsproces. . Dit resulteert in een snel verval van de specifieke capaciteit en een aanzienlijke vermindering van de cyclusprestaties, waardoor de energieomzettingsefficiëntie van dit type oxide laag is. Vaste oplossingselementen worden in de overgangsmetaallaag geïntroduceerd om een ​​gemengde opstelling van binaire of zelfs uit meerdere elementen bestaande overgangsmetalen te vormen. Het elektrodemateriaal bevat een groot aantal ongeordende ladingen, die het bovengenoemde spanningsplatform effectief kunnen onderdrukken en de energieomzettingsefficiëntie kunnen verbeteren. Yabuuchi et al.[11]gebruikten Na2CO3, (MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O en MnCO3 als grondstoffen. Een reactie in vaste toestand werd gedurende 12 uur bij 900°C uitgevoerd om een ​​binair ongeordend P2-fase Na2/3[Mg1/3Mn2/3]02-elektrodemateriaal met vaste Mg-oplossing te verkrijgen. Ze ontdekten dat bij een stroomdichtheid van 10 mA/g de initiële specifieke capaciteit van het bereide P2-fase Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2-kathodemateriaal ongeveer 150 mAh/g bedroeg[11]. Iets lager dan de specifieke capaciteit van Na2/3MnO2 (184 mAh/g). Bruce et al. [12] ontdekten dat hoewel er een elektrochemische reactie was van roosterzuurstof in de P2-fase Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2, er geen zuurstofprecipitatie werd waargenomen. Het laat zien dat de introductie van Mg de cyclusomkeerbaarheid en het omkeerbare specifieke vermogen van het materiaal verbetert. Tijdens het laad- en ontlaadproces is het microscopische elektrochemische reactiemechanisme van de roosterzuurstof in dit systeem echter nog steeds onduidelijk, en het mechanisme waarmee de vaste Mg-oplossing de stabiliteit van het systeem verbetert, is ook onduidelijk.

Daarom neemt dit werk de P2-fase Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 als onderzoeksobject en gebruikt het de eerste principes-berekeningsmethode van de dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT). Er werd een systematisch onderzoek uitgevoerd naar de elektrochemische activiteit en structurele stabiliteit van de ontladingsprestaties van Nax[Mg0,33Mn0,67]O2-kathodemateriaal met een vaste oplossing van Mg-ionen. Om het microscopische mechanisme van elektrodematerialen in elektrochemische reacties op microschaal van elektronen en atomen te verduidelijken, zal het een referentie bieden voor het begrip van elektrochemische processen en het ontwerp van nieuwe materialen.

1 Berekeningsmethode

---

De berekeningen in dit werk zijn gebaseerd op het VASP-pakket van de vlakke golfbasissoftware van de dichtheidsfunctionaaltheorie. Er wordt gebruik gemaakt van de additieve vlakke golfmethode [15], en de functionele uitwisselingscorrelatie is de gegeneraliseerde gradiëntbenadering (GGA) in de vorm van Perdew-Burker-Ernzerhof [13,16]. De Hubbard-parameter U wordt geïntroduceerd om de d-elektronen van Mn te corrigeren, en de effectieve U-waarde is 3,9 eV [17,18]. De grensenergie van de lagere vlakke golf is 600 eV. Wanneer de ionenrelaxatie voltooid is, zijn de krachten op alle atomen minder dan 0,1 eV·nm-1. Bij het optimaliseren van de kristalstructuur wordt een supercelstructuur van 3 x 3 x 1 (72 atomen) gebruikt, de roosterconstante is 0,874 nm x 0,874 nm x 1,056 nm en het k-puntraster van de Brillouin-zone is 3 x 3 x 3 [19]. De bevroren fononmethode werd gebruikt om het roostertrillingsspectrum in het Phonopy-softwarepakket te berekenen. Om de invloed van periodieke randvoorwaarden te vermijden, werd een 3×3×1 supercelstructuur gebruikt om de krachtconstanten en fononspectra van P2-fase NaMnO2 en Na[Mg0,33Mn0,67]O2 te berekenen. Het puntlading Coulomb-model wordt gebruikt om snel de ionenbezetting van de denatriumstructuur te berekenen, en de Na-bezettingsconfiguratie met de laagste Coulomb-energie wordt geselecteerd voor nauwkeurigere berekeningen van de eerste principes[20]. De ontladingsspanning van het elektrodemateriaal kan worden uitgedrukt als [20]:

$V=-\frac{G(\text{N}{{\text{a}}_{{{x}_{2}}}}\text{M}{{\text{O}}_{ 2}})-G(\text{N}{{\text{a}}_{{{x}_{1}}}}\text{M}{{\text{O}}_{2} })-({{x}_{2}}-{{x}_{1}})G(\text{Na})}{({{x}_{2}}-{{x}_ {1}}){{e}^{-}}}$

Waarbij G de totale energie van het overeenkomstige systeem is, en e- de elementlading is[21].

 

2 Resultaten en discussie

---

2.1 Microstructurele kenmerken en structurele stabiliteit

De ruimtegroep van de NaMnO2-structuur in de P2-fase is R$\bar{3}m (Fig. 1)[22,23]. De ruimtelijke configuratie van de Na0,67[Mg0,33Mn0,67]O2-structuur van de vaste Mg-oplossing is vergelijkbaar met die van NaMnO2. Mg-ionen vervangen 1/3 van de Mn-ionen in de overgangsmetaallaag. De theoretische ionenverhouding van Mg tot Mn is 1:2. Uit experimentele karakterisering is gebleken dat Mg-ionen in de Nax[Mg0.33Mn0.67]O2-structuur bij deze verhouding alleen ongeordende arrangementen vormen met Mn, waarbij de volgorde van de Na-laag behouden blijft[24]. Wanneer de ionenverhouding Mg:Mn>1:2, zullen Mg, Na en Mn een ongeordende rangschikking van kationen vormen. Zoals weergegeven in figuur 1 (A), is de stapelmodus van roosterzuurstof ABBA..., Mg en Mn bezetten respectievelijk de octaëdrische plaatsen tussen de zuurstof-AB-lagen, en Na neemt de driehoekige prisma-plaatsen in tussen de zuurstof AA- en BB-lagen. 25,26]. Zoals weergegeven in figuur 1(B) is er een honingraatschikking van Mg en Mn in de overgangsmetaallaag [27], die vergelijkbaar is met de rangschikking tussen Li en Mn in lithiumrijke verbindingen [28]. De [MgO6] octaëder is gerangschikt met 6 [MnO6] octaëders die randen delen [29,30]. In de alkalimetaallaag van de Na0,67[Mg0,33Mn0,67]O2-structuur zijn er twee roosterplaatsen voor natriumionen. Eén is gerangschikt waarbij de bovenste en onderste lagen van [MgO6] of [MnO6] octaëders de randen delen. De andere is coplanair gerangschikt met bovenste en onderste lagen van [MgO6]- of [MnO6]-octaëders.

Afb. 1 Schematisch diagram van P2-Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2

 

In structuren met verschillende natriumionengehalten worden natriumionen beïnvloed door de Coulomb-interactie tussen Mn en Mg in de overgangsmetaallaag en Na-ionen in de alkalimetaallaag, wat twee verschillende bezettingsmodi vertoont. Daarom wordt in dit werk eerst het Coulomb-model gebruikt om snel de P2-fase Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2-configuratie met de laagste Coulomb-energie uit te sluiten. Om de rationaliteit te verifiëren, hebben we de XRD-patronen van deze gescreende configuraties berekend en gesimuleerd en vergeleken met de gemeten resultaten[11]. De resultaten worden weergegeven in Figuur 2. De berekende (016) en (110) zijn enigszins naar rechts verschoven in vergelijking met de experimentele karakterisering, wat voornamelijk te wijten is aan het bestaan ​​van amorfe en defecte structuren in sommige kristalvlakken van de experimenteel vervaardigde materialen. . De structuur van het computationele model is een perfecte kristalstructuur, dus er is een zekere afwijking tussen de XRD-verbreding en piekintensiteit van de computationele simulatie en de experimentele resultaten. Bovendien is er een rangschikking van Na-ionen in deze twee kristalvlakken, en het inbrengen en loslaten van Na-ionen is een andere mogelijke reden voor de verschuiving van de overeenkomstige piekposities. Na overweging van de bovenstaande effecten zijn de piekvorm en intensiteit van de gesimuleerde XRD consistent met de experimentele resultaten, en kan het geconstrueerde model de microstructurele informatie in het experiment reproduceren, wat aangeeft dat de theoretisch gescreende structuur relatief nauwkeurig en betrouwbaar is. ].

Fig. 2 Vergelijking n van berekende en experimentele XRD-patronen van Na0,67[Mg0,33Mn0,67]O2

 

Om het effect van een vaste Mg-oplossing op de structurele stabiliteit te bestuderen, hebben we de eerste principes gecombineerd met de "bevroren fononmethode" gebruikt om de roostertrillingsspectra van P2-NaMnO2 en P2-Na[Mg0,33Mn0,67]O2 te berekenen. Zoals weergegeven in figuur 3 heeft de bezittergolf geen denkbeeldige frequentie in de gehele Brillouin-zone, wat aangeeft dat P2-Na[Mg0,33Mn0,67]O2 dynamische stabiliteit heeft. Door de fononspectra van de twee materialen te vergelijken, werd ontdekt dat Mg-dotering het trillingsfrequentiebereik niet significant veranderde en weinig invloed had op de roostervibratie. De met Mg gedoteerde structuur vertoonde ook een goede dynamische stabiliteit. Bovendien hebben Bruce et al. bereidde met succes P2-fase Na[Mg0,33Mn0,67]O2 met Mg vaste oplossing, wat verder aantoonde dat het materiaal extra thermodynamische stabiliteit heeft. Daarom is het niet moeilijk in te zien dat P2-Na[Mg0,33Mn0,67]O2 een goede structurele stabiliteit heeft.

Fig. 3 Phonon-dispersiecurven van (A) NaMnO2 en (B) Na0,67[Mg0,33Mn0,67]O2

2.2 Analyse van elektrochemische eigenschappen van P2-fase Nax[Mg1/3Mn2/3]O2

Om het effect van Mg-dotering op de elektrochemische eigenschappen van materialen te bestuderen, berekenden we de ontladingsspanning van de vaste Mg-oplossingsstructuur P2-Nax[Mg0,33Mn0,67]O2 (Figuur 4). Het concentratiebereik van Na-ionen wordt experimenteel bepaald, dat wil zeggen 0,11≤x≤0,66[11]. Figuur 4(A) toont de structurele veranderingen tijdens het ontladingsproces, en de bijbehorende spanning (Figuur 4(B)) omvat voornamelijk drie platforms: 3,4, 2,9 en 2,1 V. De voorspelde theoretische capaciteit is 152 mAh/g, wat in principe consistent is met de experimentele resultaten[11]. De ontladingsspanningscurve, berekend op basis van de eerste principes, is iets hoger dan het daadwerkelijke meetresultaat. De belangrijkste reden is dat bij de berekening van het eerste principe de invloed van experimentele meetomstandigheden wordt genegeerd, zoals elektrolyt, experimentele meettemperatuur van de lithiumionengeleidbaarheid, enz. Uit ons eerdere onderzoek is gebleken[33] dat, hoewel de berekende ontladingsspanningscurve hoger is dan de experimenteel gemeten curve is de algehele veranderingstrend consistent. Daarom kan worden aangenomen dat tijdens het gehele ontladingsproces de spanning van Nax[Mg0,33Mn0,67]O2 consistent is met de experimentele resultaten[12,20]. Wanneer x<66% heeft Nax[Mg0,33Mn0,67]O2 een hoge spanning van ongeveer 3,0 V, en er is geen duidelijk aanvullend spanningsplatform, wat aangeeft dat de vervanging van Mg2+ door Mn3+ tot gevolg heeft dat de herschikking van natriumionen wordt geremd en structurele faseverandering. Uit eerdere laad- en ontlaadstudies met NaMnO2 en andere systemen is gebleken dat de ordelijke rangschikking van overgangsmetalen meestal gepaard gaat met meer spanningsplatforms.

Fig. 4 (A) Door DFT berekende structurele veranderingen en (B) ontladingsspanningscurve van P2-Nax[Mg0,33Mn0,67]O2 tijdens ontlading

Onder ideale omstandigheden zijn de valentietoestanden van Mg en Mn in Na2/3[Mg0,33Mn0,67]O2 respectievelijk +2 en +4, en kunnen ze niet verder worden geoxideerd naar hogere valentietoestanden. Daarom is er geen kation-elektrochemische activiteit in het systeem en is het laad- en ontladingsproces van het materiaal een anion-elektrochemische reactie. In Na0,67MnO2 is de initiële valentietoestand van Mn-ionen +3,33. Tijdens het laadproces kunnen Mn-ionen 0,67 elektronen naar buiten overbrengen om een ​​stabiele valentie van +4 te bereiken. Op dit moment is alle Na+ vrijgegeven en heeft de zuurstof uit het rooster nooit deelgenomen aan de elektrochemische reactie[34]. Daarom lijkt het laad- en ontlaadproces van Na0,67MnO2 een kationische elektrochemische reactie. Veel onderzoeken hebben aangetoond dat wanneer het aantal elektronen dat verloren gaat door roosterzuurstof minder dan 0,33 bedraagt, de anionische elektrochemische reactie een goede omkeerbaarheid heeft [11-12,28]. De overmatige oxidatie van zuurstofanionen (het aantal verloren elektronen is groter dan 0,33) zorgt ervoor dat de elektronenconfiguratie van zuurstof afwijkt van de stabiele acht-koppelregel, wat resulteert in een onomkeerbare transformatiereactie en de vorming van een OO-binding. Het kan zelfs leiden tot zuurstofontwikkeling en onomkeerbare lading en ontlading van de elektrodestructuur [27,35]. In Na0,67[Mg0,33Mn0,67]O2, als rekening wordt gehouden met de grenstoestand van ladingsverlies. Dat wil zeggen dat wanneer Na-ionen volledig worden losgemaakt om de NaO[Mg0.33Mn0.67]O2-structuur te vormen, Mg en Mn altijd +2 en +4 valenties behouden. Het O-anion wordt geoxideerd tot een valentie van -1,67, waarbij 0,33 elektronen verloren gaan, wat lager is dan de limiet van de onomkeerbare elektrochemische anionreactie. Daarom hoeft de zuurstof in het rooster tijdens de gehele oplaadreactie van Na0,67[Mg0,33Mn0,67]O2 niet ruimtelijk te worden gereorganiseerd en is de elektrochemische reactie omkeerbaar. De introductie van Mg2+ handhaaft niet alleen de omkeerbare specifieke capaciteit, maar verhoogt ook de energiedichtheid van het materiaal door de ontladingsspanning te verhogen.

Om de elektrochemische activiteit van zuurstof in het Nax[Mg0.33Mn0.67]O2-materiaal tijdens het ontladingsproces te bewijzen, berekenden we de elektronische toestandsdichtheid (Figuur 5) voor de initiële en uiteindelijke ontladingsstructuren van het materiaal. Het bleek dat tijdens het ontladingsproces Na-ionen geleidelijk werden ingebed, het totale aantal elektronen in het systeem toenam en het Fermi-niveau naar een hoger energieniveau ging. Het aantal gaten in de O2p-baan neemt geleidelijk af, wat aangeeft dat de elektronen die het systeem binnenkomen, worden overgebracht naar de lege banen van roosterzuurstof en dat de roosterzuurstof wordt verminderd. Tijdens het ontladingsproces van het elektrodemateriaal neemt de roosterzuurstof deel aan de elektrochemische reactie van anionen. Op dit moment is er vrijwel geen verandering in de Mn-d-orbitale elektronen en is er geen ladingsoverdracht, dat wil zeggen dat de valentietoestand van Mn niet verandert tijdens het ontladingsproces, wat bewijst dat Mn niet elektrochemisch actief is. 36]. Tijdens het ontladingsproces van P2-NaxMnO2 blijven elektronen echter de hoogenergetische lege orbitalen van Mn en O vullen, wat aangeeft dat zowel Mn als O elektrochemisch actief zijn en een typische elektrochemische reactie vormen waarin anionen en kationen samenwerken.

Fig. 5 Elektronische toestandsdichtheid van (A) P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 en (B) P2-NaxMnO2 onder verschillende Na-iongehalten tijdens ontlading

PDOS: verwachte toestandsdichtheid

Er kan een consistente conclusie worden getrokken via analyse van de ladingspopulatie (Figuur 6). Tijdens het ontladingsproces van Nax[Mg0,33Mn0,67]O2 verandert de ladingshoeveelheid van Mn-ionen in principe niet, zodat het niet deelneemt aan de elektrochemische reactie; tijdens het proces van het verhogen van het Na-gehalte van 0,11 naar 0,66 verkregen de O-ionen ongeveer 0,2e-. Er vond een significante ladingsvulling plaats, die anionische elektrochemische activiteit vertoonde [37]. Via de ladingspopulatieanalyse van P2-NaxMnO2 werd ontdekt dat naarmate het Na-gehalte toeneemt, Mn en O gezamenlijk deelnemen aan de elektrochemische reactie. Dit resultaat komt overeen met de analyse van de elektronische toestandsdichtheid. Het is bewezen dat de vaste oplossing van Mg het elektrochemische reactiemechanisme van het systeem verandert van een coöperatieve elektrochemische reactie van anionen en kationen naar een omkeerbare elektrochemische anionreactie, en dit proces heeft geen invloed op de omkeerbaarheid van lading en ontlading van het materiaal.

Fig. 6 Ladingsanalyse van (A) Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 en (B) P2-NaxMnO2 onder verschillend natriumiongehalte

 

3 Conclusie

---

Deze studie maakte gebruik van berekeningen uit de eerste principes om systematisch de microstructurele kenmerken, kinetische stabiliteit en elektrochemische activiteit van de Mg2+ vaste oplossing P2-fase Nax[Mg1/3Mn2/3]O2 te bestuderen. De introductie van Mg2+ verandert het elektrochemische reactietype van het materiaal van de anionische en kationische coöperatieve elektrochemische reactie van NaxMnO2 naar de omkeerbare anionische elektrochemische reactie van Nax[Mg0,33Mn0,67]O2. Wanneer het O-anion in P2-Nax[Mg0,33Mn0,67]O2 deelneemt aan de elektrochemische reactie, is het bereik van de ladingsversterking en -verlies kleiner dan 0,33, wat een goede omkeerbaarheid heeft. De introductie van Mg2+ verhoogt niet alleen de ontladingsspanning van het materiaal, maar handhaaft ook de omkeerbare specifieke capaciteit van het materiaal en verhoogt uiteindelijk de energiedichtheid van het materiaal.

In natriumionelektrodematerialen is het introduceren van aardalkalimetalen in de overgangsmetaallaag voor kationische vaste oplossingen een nieuwe strategie voor optimalisatie van materiaalprestaties. Het basismechanisme ervan is het op gang brengen van de elektrochemische activiteit van anionen door de elektrochemische activiteit van kationen op te offeren, het elektrochemische reactiemechanisme van het materiaal te veranderen, de ontladingsspanning te verhogen en uiteindelijk de energiedichtheid van het materiaal te optimaliseren. Deze strategie biedt niet alleen een nieuwe methode voor het ontwerp van elektrodematerialen voor natriumionbatterijen, maar biedt ook nieuwe ideeën voor de optimalisatie en verkenning van andere ionenbatterijen.

Referenties

---

[1] HU YING-YING, WEN ZHAO-YIN, RUI-KUN, et al. State-of-the-art onderzoeks- en ontwikkelingsstatus van natriumbatterijen. Wetenschap en technologie voor energieopslag, 2013,2(2):81-90.

[2] SHEN GUAN-YE, LI CHEN, XU BING-LIANG, et al. Economische toewijzing voor energieopslagsystemen, rekening houdend met windenergie. Tijdschrift van Northeast Electric Power University, 2018,38(4):27-34.

[3] MA CHAO, ZHAO XIAO-LIN, KANG LI-TAO, et al. Niet-geconjugeerde dicarboxylaatanodematerialen voor elektrochemische cellen. Enge. Chem. Int. Ed., 2018,57(29):8865-8870.

[4] RICHARDS WD, DACEK ST, KITCHAEV DA, et al. Fluorering van kathodematerialen met een overmaat aan lithiumovergangsmetaaloxide. Geavanceerde energiematerialen, 2018,8(5):1701533.

[5] XIANG XING-DE, ZHANG KAI, CHEN JUN. Recente ontwikkelingen en vooruitzichten op het gebied van kathodematerialen voor natriumionbatterijen. Gev. Mater., 2015,27(36):5343-5364.

[6] MA CHAO, ZHAO XIAO-LIN, HARRIS MM, et al. Urinezuur als elektrochemisch actieve verbinding voor natrium-ionbatterijen: stapsgewijze Na+-opslagmechanismen van π-conjugatie en gestabiliseerd koolstofanion. ACS toegepaste materialen en interfaces, 2017,9(39):33934-33940.

[7] LEE D H, XU JING, MENG Y S. Een geavanceerde kathode voor Na-ionbatterijen met hoge snelheid en uitstekende structurele stabiliteit. Fys. Chem. Chem. Phys., 2013,15(9):3304-3312.

[8] KUBOTA K, YABUUCHI N, YOSHIDA H, et al. Gelaagde oxiden als positieve elektrodematerialen voor Na-ionbatterijen. MRS-bulletin, 2014,39(5):416-422.

[9] CLÉMENT R J, BRUCE PG, GREY C P. Review – op mangaan gebaseerde P2-type overgangsmetaaloxiden als kathodematerialen voor natriumionenbatterijen. Tijdschrift van de Electrochemical Society, 2015,162(14):A2589-A2604.

[10] BERTHELOT R, CARLIER D, DELMAS C. Elektrochemisch onderzoek van het P2-NaxCoO2-fasediagram. Nat. Mater., 2011,10(1):74-80.

[11] YABUUCHI N, HARA R, KUBOTA K, et al. Een nieuw elektrodemateriaal voor oplaadbare natriumbatterijen: P2-type Na2/3[Mg0,28Mn0,72]O2 met een abnormaal hoge omkeerbare capaciteit. J. Mater. Chem. A, 2014,2(40):16851-16855.

[12] MAITRA U, HOUSE R A, SOMERVILLE JW, et al. Zuurstofredoxchemie zonder overtollige alkalimetaalionen in Na2/3[Mg0,28Mn0,72]O2. Nat. Chem., 2018,10(3):288-295.

[13] GUO SHAO-HUA, SUN YANG, YI JIN, et al. Inzicht in de diffusie van natriumionen in gelaagde P2- en P3-oxiden via experimenten en basisberekeningen: een brug tussen kristalstructuur en elektrochemische prestaties. NPG Azië Materialen, 2016,8:e266.

[14] JI HUI-WEI, KITCHAEV DA, LUN ZHANG-YAN, et al. Computationeel onderzoek en experimentele realisatie van ongeordende Li-ion-kathodes met hoge capaciteit op basis van Ni-redox. Chemie van materialen, 2019,31(7):2431-2442.

[15] LEE J, URBAN A, LI XIN, et al. Ontsluiten van het potentieel van kation-verstoorde oxiden voor oplaadbare lithiumbatterijen. Wetenschap, 2014,343(6170):519-522.

[16] URBAN A, LEE J, CEDER G. De configuratieruimte van oxiden van het steenzouttype voor lithiumbatterij-elektroden met hoge capaciteit. Geavanceerde energiematerialen, 2014,4(13):1400478.

[17] CHAKRABORTY A, DIXIT M, AURBACH D, et al. Voorspellen van nauwkeurige kathode-eigenschappen van gelaagde oxidematerialen met behulp van de SCAN meta-GGA-dichtheidsfunctionaliteit. npj Computationele materialen, 2018, 4:60.

[18] URBAN A, ABDELLAHI A, DACEK S, et al. Oorsprong van de elektronische structuur van kationstoornis in overgangsmetaaloxiden. Fys. Rev. Lett., 2017,119(17):176402.

[19] ASSAT G, TARASCON J M. Fundamenteel begrip en praktische uitdagingen van anionische redoxactiviteit in Li-ionbatterijen. Natuurenergie, 2018,3(5):373-386.

[20] YABUUCHI N, NAKAYAMA M, TAKEUCHI M, et al. Oorsprong van stabilisatie en destabilisatie in de redoxreactie in vaste toestand van oxide-ionen voor lithium-ionbatterijen. Nat. Gem., 2016,7:13814.

[21] SANNYAL A, AHN Y, JANG J. Onderzoek naar de eerste principes van het tweedimensionale siligeen (2D SiGe) als anodemateriaal van een alkalimetaalionbatterij. Computationele materiaalkunde, 2019,165:121-128.

[22] LI HONG, HU YONG-SHENG, PAN HUI-LIN, et al. Onderzoeksvooruitgang op het gebied van de elektrodemateriaalstructuur van een natriumionenopslagbatterij op kamertemperatuur. Scientia Sinica Chimica, 2014,44(8):1269-1279.

[23] WANG YUE-SHENG, XIAO RUI-JUAN, HU YONG-SHENG, et al. P2-Na0.6[Cr0.6Ti0.4]O2-kation-verstoorde elektrode voor hoogwaardige symmetrische oplaadbare natrium-ionbatterijen. Nat. Gem., 2015,6:6954.

[24] WANG QIN-CHAO, MENG JING-KE, YUE XIN-YANG, et al. Afstemming van P2-gestructureerd kathodemateriaal door Na-site Mg-substitutie voor Na-ion-batterijen. J. Am. Chem. Soc., 2019,141(2):840-848.

[25] MENDIBOURD A, DELMAS C, HAGENMULLER C. Elektrochemische intercalatie en de-intercalatie van NaxMnO2-bronzen. Academische pers, 1985,57(3):323-331.

[26] SOMERVILLE JW, SOBKOWIAK A, TAPIA-RUIZ N, et al. Aard van de “Z”-fase in gelaagde Na-ion batterijkathodes. Energie- en milieuwetenschappen, 2019,12(7):2223-2232.

[27] QU JIE, WANG DONG, YANG ZU-GUANG, et al. Door ionendoping-plaatsvariatie geïnduceerde aanpassing van de composietkathode: een casestudy van laagtunnel Na0,6MnO2 met Mg2+-dotering op Na/Mn-plaats. ACS-appl. Mater. Interfaces, 2019,11(30):26938-26945.

[28] SATO T, SATO K, ZHAO WEN-WEN, et al. Metastabiele en nanogrootte kation-verstoorde oxiden van het steenzouttype: heronderzoek van stoichiometrische LiMnO2 en NaMnO2. Journal of Materials Chemistry A, 2018,6(28):13943-13951.

[29] GUIGNARD M, DELMAS C. Een batterij gebruiken om nieuwe vanadiumoxiden te synthetiseren. Chemie Select, 2017,2(20):5800-5804.

[30] WANG PENG-FEI, YAO HU-RONG, LIU XIN-YU, et al. Na+/leegstandverstoring belooft hoogwaardige Na-ion-batterijen. Science Advances, 2018, 4(3): oor6018.

[31] KIM H, KIM DJ, SEO D H, et al. Ab initio studie van de natriumintercalatie en tussenfasen in Na0,44MnO2 voor natrium-ionbatterijen. Chemie van materialen, 2012,24(6):1205-1211.

[32] LI XIN, MA XIAO-HUA, SU DONG, et al. Directe visualisatie van het Jahn-Teller-effect gekoppeld aan Na-ordening in Na5/8MnO2. Nat. Mater., 2014,13(6):586-592.

[33] WANG YOUWEI, WANG JUNKAI, ZHAO XIAOLIN, et al. Vermindering van de overspanning van Li-O2-batterijen door middel van een kathodeontwerp met banduitlijning. Energie- en milieuwetenschappen, 2020,13(8):2540-2548.

[34] ZHENG C, RADHAKRISHNAN B, CHU I H, et al. Effecten van het mengen van overgangsmetalen op Na-ordening en kinetiek in gelaagde P2-oxiden. Fysieke beoordeling toegepast, 2017,7(6):064003.

[35] LUN ZHENG-YAN, OUYANG B, CAI ZI-JIAN, et al. Ontwerpprincipes voor op Mn gebaseerde kation-verstoorde steenzoutkathodes met hoge capaciteit. Chem, 2020,6(1):153-168.

[36] SEO D H, LEE J, URBAN A, et al. De structurele en chemische oorsprong van de zuurstofredoxactiviteit in gelaagde en kation-verstoorde Li-overmaat kathodematerialen. Nat. Chem., 2016,8(7):692-697.

[37] BAI QIANG, YANG LU-FENG, CHEN HAI-LONG, et al. Computationele studies van elektrodematerialen in natrium-ionbatterijen. Geavanceerde energiematerialen, 2018,8(17):1702998.