Sb gedoteerd O3 type Na0.9Ni0.5Mn0.3Ti0.2O2 kathodemateriaal voor Na-ion batterij

Sb-gedoteerd O3-type Na0.9Ni0.5Mn0.3Ti0.2O2 kathodemateriaal voor Na-ion-batterij

KONG Guoqiang, LENG Mingzhe, ZHOU Zhanrong, XIA Chi, SHEN Xiaofang. Sb-gedoteerde O3-type Na0.9Ni0.5Mn0.3Ti0.2O2-kathode Materiaal voor Na-ionbatterij [J]. Journal of Anorganische Materialen, 2023, 38(6): 656-662.

Samenvatting

Zoekwoordenï¼ Sb doping; O3-type; kathodemateriaal; vaste-fasemethode; brede spanning; Na-ion batterijproductie

Sinds de commercialisering van lithium-ion batterijen, ze zijn op grote schaal gebruikt in draagbare elektronische apparaten, elektrisch voertuigen en elektrochemische energieopslag, enz. Echter, de beperkte hulpbronnen en de ongelijke verdeling van lithium zijn een belangrijke beperkende factor de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen. Tegelijkertijd zijn er natriumreserves overvloedig en wijd verspreid, en nog belangrijker, vanwege de gelijkenis van de chemische eigenschappen van lithium en natrium, het werkingsprincipe van natriumionbatterijen liggen dicht bij die van lithiumionbatterijen. Daarom is de toepassing van natriumionbatterijen op het gebied van grootschalige energieopslag heeft veel aandacht gekregen.

Kathodematerialen voor natrium-ionbatterijen omvatten voornamelijk gelaagde oxiden met overgangsmetalen, polyanionische verbindingen en Pruisisch blauwe analogen. Onder hen het gelaagde oxide NaxTMO2 (TM verwijst naar overgangsmetaal, 0 â¤1)

Onder de verschillende NaxTMO2-materialen van het O3-type die zijn gerapporteerd, heeft NaxTMO2 dat Ni en Mn bevat veel aangetrokken aandacht vanwege de overvloedige Ni/Mn-bronnen en de hoge opslagcapaciteit. O3-type NaNi0,5Mn0,5O2 heeft bijvoorbeeld een hoge omkeerbare capaciteit (133mAh gâ1). Goede prestaties (30C, 40mAh gâ1) en lange levensduur (70% specifiek capaciteitsbehoud na 500 cycli bij 3,75C). Er zijn echter nog enkele problemen die dit verder beperken ontwikkeling, zoals onbevredigende tariefprestaties, complexe faseovergang tijdens het laden en ontladen, en snel capaciteitsverlies, vooral op hoog niveau spanningen van 4,1 – 4,5 V. Recente onderzoeken hebben aangetoond dat gedeeltelijke doping van andere elementen kunnen de omkeerbaarheid van de faseovergang effectief verbeteren. Voor Ti-gedoteerde Na0.9Ni0.4Mn0.4Ti0.2O2 heeft bijvoorbeeld een meer omkeerbare O3-P3-fase overgang tussen 2,5 en 4,2 V, hogere specifieke capaciteit (197 mAh g-1), en stabielere cyclusprestaties. Fe-gedoteerde NaFe0.2Mn0.4Ni0.4O2 heeft een hoge omkeerbare capaciteit (165 mAh g-1) en een stabiele faseovergang (87% capaciteit retentie na 200 cycli) in het bereik van 4,0-4,3 V.

Daarnaast kan Sb5+-doping ook verbeteren de cyclusstabiliteit en werkspanning van kathodematerialen. Om te verkrijg een stabielere materiaalstructuur en superieure snelheidsprestaties in a breder spanningsbereik voor gelaagde oxiden van het O3-type. In dit onderzoek was Sb5+ dat wel gedeeltelijk vervangen door Ni2+ in Na0.9Ni0.5Mn0.3Ti0.2O2 (NMT) door een eenvoudige solid-state methode om het effect van Sb-doping op de elektrochemische stof te bestuderen prestaties van gelaagde oxiden en de omkeerbaarheidsverandering van de O3-P3-fase overgang in een breed spanningsbereik.

1 Experimentele methode

1.1 Materiaalvoorbereiding

Na0,9Ni0,5-xMn0,3Ti0,2SbxO2 (NMTSbx, x=0, 0,02, 0,04, 0,06) materialen werden bereid volgens de vaste-fasemethode. Het specifieke De stappen zijn als volgt: meng Na2CO3, NiO, Sb2O5, MnO2 en TiO2 in de overeenkomstige stoichiometrische verhouding, en voeg een extra molfractie van 5% toe Na2CO3 rekening houdend met de vluchtigheid van Na bij hoge temperatuur. Maal het gelijkmatig met een agaatmortel en maak met een tabletmachine een dunne schijf van Ï16 mm. Warmtebehandeling bij 950 °C in luchtatmosfeer tweemaal per keer voor 12 uur. Dezelfde procedure werd gebruikt om NMTSb0 te bereiden zonder dat Sb2O5 startte materiaal, en alle monsters werden in een handschoenenkastje bewaard voor toekomstig gebruik.

1.2 Batterijmontage

Het actieve materiaal NMTSbx, acetyleenzwart en polyvinylideenfluoride (PVDF) werden gewogen in een massaverhouding van 7:2:1, en een geschikte hoeveelheid N-methylpyrrolidon (NMP) werd toegevoegd om te vermalen een gelijkmatig gemengde slurry. De slurry werd op het oppervlak van aluminium aangebracht folie, en de oppervlaktebelasting van het actieve materiaal in de elektrode was ongeveer 2,5 mg cm-2. Vacuümgedroogd bij 80 °C gedurende 12 uur, en vervolgens in kleine schijfjes van Ï12 mm gesneden met een microtoom als positieve elektrode. CR2032-knop cellen werden geassembleerd in een handschoenenkast gevuld met Ar-gas (de volumefracties van water en zuurstof waren beide lager dan 1×10-6). Onder hen de tegenelektrode is een metaalnatriumplaat, de separator is glasvezel en de elektrolyt is 1 mol L-1 NaClO4 dibutylcarbonaat + fluorethyleencarbonaatoplossing (volume verhouding 1:1).

1.3 Materiaalkarakterisering en testen

Het röntgendiffractiespectrum (XRD) van de monster werd getest met behulp van MiniFlex 600 (Rigaku, Japan, Cu Kα) en het kristal De structuur werd door Rietveld verder verfijnd door middel van de structurele analyse systeem (GSAS + EXPGUI). De microscopische morfologie en deeltjesgrootte van de monsters werden waargenomen met een JSM-7610F (JEOL, Japan) scanning-elektronenmicroscoop (SEM) en JEOL JEM-2100F transmissie-elektronenmicroscoop met hoge resolutie (HRTEM). De röntgenfoto-elektronenspectroscopie (XPS) van de valentietoestand van de elementen werden getest op een Escalab250xi-spectrometer met behulp van AlK ± achromatische röntgenstraling bron. De molaire verhouding van elk element in het monster werd geanalyseerd door inductief gekoppelde plasma optische emissiespectrometer (ICP-AES, iCAP 6300). Laad- en ontlaadmetingen werden uitgevoerd bij kamertemperatuur met behulp van een Land CT2001A batterijtestsysteem tussen 2,0 en 4,2 V, en de elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) van de elektroden werd gemeten met behulp van een CHI660E elektrochemisch werkstation (CH Instruments).

2 Resultaten en discussie

2.1 Structurele kenmerken van NMTSbx

De elementaire samenstelling van alle monsters werd bepaald door ICP-AES en de resultaten worden weergegeven in Tabel S1. Binnen de bereik van meetfouten, de werkelijke inhoud van elk metaalion is in principe consistent met de ontwerpcompositie. In het XRD-spectrum van figuur 1 (a), allemaal monsters hebben een hexagonale α-NaFeO2-structuur van het O3-type (ruimtegroep R-3m), consistent met NaNi0,5Mn0,5O2 (JCPDS 54-0887). Er wordt aangetoond dat de introductie van Sb in het NMT-rooster verandert de intrinsieke structuur niet van het materiaal. Het proces voor het bereiden van hoog-nikkel-gelaagde oxidekathodes door de solid-state-methode zal onvermijdelijk een kleine hoeveelheid residu produceren inactieve NiO-componenten, en uit de literatuur blijkt dat de impact van sporen hoeveelheden NiO op de prestaties van de batterij zijn verwaarloosbaar. In figuur 1(b), de diffractiepieken van NMTSb0.02, NMTSb0.04 en NMTSb0.06 verschoven naar groot hoeken, en diverse pieken begonnen te verschijnen in NMTSb0.06. Volgens de Bragg-vergelijking (nλ=2dsinθ), de gemiddelde korrelgrootte van het poeder is kwalitatief geanalyseerd. waarbij n de orde van diffractie is, d de gemiddelde dikte (nm) is van de korrels van het monster loodrecht op de richting van het kristal vlak, θ is de diffractiehoek die overeenkomt met de sterkste diffractie piek, en λ is de röntgengolflengte (nm). De resultaten van de kristalvlakberekening laten zien dat de korrelgrootte van het monster afneemt na Sb-dotering, dat wil zeggen gerelateerd aan het verschil in de ionenstraal van Sb (0,06 nm) en Ni (0,069 nm). nm). Volgens de stelling van Vegard betekent dit ook dat er sprake is van een solide oplossing reactie vond plaats tijdens de vorming van NMTSbx.

Afb. 1 Enquête (a) en vergroot (b) XRD-patronen van NMTSbx (x=0, 0,02, 0,04, 0,06)

Figuur 2(a, b) toont de verfijnde XRD Rietveld-patronen van NMTSb0 en NMTSb0.04, en de gedetailleerde roosterparameters worden weergegeven in Tabel S2. Het is duidelijk dat de roosterparameters van NMTSb0.04 (a=b=0,29790 nm) zijn enigszins verminderd vergeleken met de oorspronkelijke NMTSb0 (a=b=0,29812 nm). Dit wordt ook toegeschreven aan het feit dat de ionenstraal van Sb (0,06 nm) is kleiner dan die van Ni (0,069 nm), wat consistent is met de XRD-analyse. De c (c=1,608391 nm) van NMTSb0,04 was verhoogd vergeleken met die van NMTSb0 (c=1,600487 nm). De belangrijkste reden is dat de roosterparameter a/b is gevoelig voor de verandering van de (Ni/Mn/Ti/Sb)-O-bindingslengte van de gelaagde structuur basaal vlak, en de opname van Sb verkort de binding lengte. Dit veroorzaakt de elektrostatische afstoting tussen zuurstofatomen in de lucht doorlopende overgangsmetaallaag (Ni/Mn/Ti/Sb) wordt groter, wat leidt tot een stijging van c. Bovendien bleek na berekening de c/a van NMTSb0 en NMTSb0,04 dat ook te doen niet veel veranderd, ze waren respectievelijk 5,36 en 5,39, beide waren groter dan 4,99, wat aangeeft dat de gedoteerde monsters een goede gelaagde structuur behielden.

Afb. 2 Rietveld verfijning XRD-patronen van NMTSb0 (a) en NMTSb0.04(b)

Figuur 3 toont de SEM-foto's van NMTSb0 en NMTSb0,04. Beide producten zijn samengesteld uit een groot aantal micro-nano-schaal dunne schijven met uniforme dikte en duidelijke randen. Vooral na Sb-doping, het schilferoppervlak is gladder en er is geen gebrek aan zeshoekige schilfers structuur met scherpe randen en hoeken. Geselecteerde gebied EDS elementaire analyse van NMTSb0.04 laat zien dat Na-, O-, Ni-, Ti-, Mn- en Sb-elementen gelijkmatig verdeeld zijn in het monster, wat ook bewijst dat er met succes Sb-elementen in zijn gedoteerd de intrinsieke structuur van NMTSb0.

Afb. 3 SEM afbeeldingen en EDS-toewijzingen van NMTSb0 (a, b) en NMTSb0.04 (c, d)

De microstructuren van NMTSb0 en NMTSb0.04 werden verder waargenomen door HRTEM, en de resultaten worden getoond in Figuur S1. In Figuur S1(a, c), de deeltjes voor en na Sb-dotering zijn verbonden of over elkaar heen gelegd, en macroscopisch verschijnen als een velachtig of bij benadering cirkelvormige of veelhoekige structuur. De HRTEM-afbeeldingen van figuur S1 (b, d) tonen de roosterranden van het materiaal, en de roosterafstanden van NMTSb0 en NMTSb0,04 zijn respectievelijk 0,238 en 0,237 nm. Beide komen overeen met de (101) kristalvlak, en het effect van dotering van Sb op de roosterafstand is consistent met de XRD-analyseresultaten. De inzetstukken van figuur S1(b, d) zijn de vlekken van het geselecteerde gebied elektronendiffractiepatroon (SEAD) van NMTSb0 en NMTSb0.04, wat bewijst dat de verkregen NMTSb0 en NMTSb0.04 een goede kristalliniteit hebben.

De röntgenfoto-elektronenspectroscopie (XPS) van Figuur S2 toont de resultaten van de oxidatietoestand van Mn-, Ni-, Ti- en Sb-elementen in NMTSb0 en NMTSb0.04. In figuur S2(a), de twee belangrijkste pieken van NMTSb0 op 877 en 850 eV komen respectievelijk overeen met Ni2p1/2 en Ni2p3/2, en behoren beide tot Ni2+ in het monster. De bindingsenergiepiek bij 858,2 eV is een veel voorkomende satelliet piek in Ni-element. De Ni2p1/2 van NMTSb0,04 splitst zich in twee pieken, wat aangeeft dat de introductie van Sb in het NMTSb0-rooster het aantal kan verminderen buitenste elektronen rond Ni, wat resulteert in een sterke elektronendelokalisatie effect. Overgangsmetalen hebben meer gedelokaliseerde d-orbitalen, wat kan verbeteren de metaal-metaal-interactie van MO6-zijdelende octaëders in de gelaagde lagen structuur, waardoor de ineenstorting van MO6-octaëders wordt geremd en verlicht de nevenreacties van roosterzuurstof en elektrolyt. Tijdens de Laad-ontlaadproces, de structuur van het gelaagde oxidemateriaal wordt stabieler, wat aangeeft dat sterke elektronendelokalisatie gunstig is de structurele stabiliteit van NMTSb0.04. Voor het Mn-element piekt de Mn2p3/2 op 642 eV en de Mn2p1/2-piek bij 652 eV in figuur S2(b) duiden op de aanwezigheid van Mn in de +4 valentietoestand in zowel NMTSb0 als NMTSb0.04. De Mn2p3/2 piek op 643eV kan worden gekoppeld aan de Mn3+-piek. De octaëdrische configuratie van Mn3+ zal worden vervormd, wat wordt veroorzaakt door gember-Taylor-vervorming. De ontbinding van het Mn-element zal leiden tot een snelle afname van de capaciteit, terwijl Ti in NMTSb0,04 vervangt een deel van Mn, en de vermindering van het Mn-gehalte kan ook het gehalte stabiliseren structureel raamwerk van het materiaal, waardoor de snelle achteruitgang van het materiaal wordt geremd batterijcapaciteit veroorzaakt door het gember-Taylor-effect. De typische bindingsenergie pieken van Ti2p1/2 en Ti2p3/2 bij 457,3 en 453,1 eV voor NMTSb0 in figuur S2(c) komen overeen met de stabiele +4 valentietoestand van Ti. Terwijl de Ti2p1/2 en Ti2p3/2 pieken bij 454,1 en 463,9 eV van NMTSb0,04 komen overeen met Ti in de +3 valentie staat. Vanuit het perspectief van de kostencompensatie komt dit vooral door de reductiereactie van Ti na de introductie van Sb5+ met hoge valentie. Tijdens Tijdens de lading-ontladingsreactie bleef Ti4+ bestaan ​​in een stabiele vorm werd geverifieerd in de cyclische voltammetrie (CV)-curve van NMTSb0,04, zoals weergegeven in Figuur 4. Hieruit blijkt ook dat de bron van de batterijcapaciteit niets te maken heeft met het Ti4+/Ti3+ redoxpaar. Bovendien piekt de bindingsenergie van NMTSb0,04 bij 529-536 eV in figuur S2(d) bevestigt de aanwezigheid van Sb.

Afb. 4 CV curven van NMTSb0.04 kathodemateriaal

2.2 Elektrochemische prestaties

Figuur 5 toont de elektrochemische stof impedantie Nyquist-grafiek van NMTSbx. Onder hen de halve cirkel in het midden en hoogfrequent gebied vertegenwoordigt de ladingsoverdrachtsweerstand (Rct) tussen de elektrolyt en de elektrode, en de schuine lijn in de lage frequentie regio vertegenwoordigt de Warburg-weerstand veroorzaakt door de diffusie van natrium ionen. Het aanbrengen van het equivalente circuit laat zien dat de Rct van NMTSb0 en NMTSb0.04 zijn respectievelijk 1185,4 en 761 Ω. Naarmate het Sb-dopinggehalte toeneemt, wordt de impedantie van het monster neemt ook af. Wanneer x=0,04, wordt de impedantie van de monster bereikt de minimumwaarde. Verdere verhoging van het Sb-dopinggehalte leidt tot een verhoging van de impedantie. Wanneer x=0,06 overschrijdt de impedantie die van het NMTSb0-monster. Met het juiste dopinggehalte kan het optimale metaal worden verkregen de tussenlaagafstand van de gelaagde structuur zorgt voor een soepel elektronentransport kanalen, helpen de dynamische kenmerken van NMTSb0.04 te verbeteren, en op de Houd tegelijkertijd rekening met de stabiliteit van de algehele structuur.

Afb. 5 Elektrochemisch impedantiespectra van NMTSbx

Onder de voorwaarde van stroomdichtheid van 1C (240 mA·gâ1) en een spanningsbereik van 2,0-4,2 V, de natrium opslagprestaties van de Na-ion batterij met NMTSbx zoals de elektrode was getest. Zoals weergegeven in figuur 6(a) zijn de omkeerbare capaciteiten van NMTSbx (x=0, 0,02, 0,04, 0,06) monsters zijn respectievelijk 122,8, 128,0, 135,2 en 103,9 mAh gâ1. Het verschil in specifieke capaciteit wordt veroorzaakt door verschillende dopinginhoud. De strategie van vervanging van chemische elementen kan dat wel onderdruk de onomkeerbare faseovergang en verbeter het natriumionentransport kinetiek. De voordelen zijn als volgt samengevat: vervangen zeer actief elementen met elektrochemisch inactieve en structureel stabiele elementen, zoals als het voorkomen van kationvermenging door de energiebarrière van Ni2+-migratie te vergroten, en het verminderen van de zuurstof die vrijkomt tijdens elektrochemische cycli door het versterken van metaal-zuurstofbindingen. Doping of vervanging van overgangsmetaallocaties kan de faseovergang aanzienlijk remmen, het overgangsmetaalion remmen migratie, en het verbeteren van de chemische en elektrochemische stabiliteit van gedenatriumiseerde materialen. Het specifieke dopinggehalte moet worden onderzocht afhankelijk van het type dopingelement en de intrinsieke structuur. . Op de Aan de ene kant kan doping met hoogwaardige metaalionen de bulkgeleiding verbeteren van het materiaal nadat de metaalionen het inwendige van het rooster binnenkomen. Wanneer de molfractie van dotering is groter dan 1% (stoichiometrische verhouding x0,01), zal de soortelijke weerstand snel afnemen, wat een grote zal hebben invloed op de geleidbaarheid. Aan de andere kant zal een te hoge dopinghoeveelheid dat wel doen onvermijdelijk de inhoud van redoxparen in het systeem verminderen en de energiedichtheid van het systeem, terwijl een te kleine hoeveelheid doping niet genoeg zal zijn om de structuur van gelaagde oxidematerialen te stabiliseren. In deze studie NMTSbx(x=0, 0,02, 0,04, 0,06), x is de stoichiometrische verhouding en de werkelijke het doteringsgehalte bedraagt ​​respectievelijk 2%, 4% en 6% per molfractie.

Afb. 6 Prestaties van Na-ion-batterijen met NMTSbx als elektroden

(a) Opladen en ontlaadcurven van Na-ion-batterijen met monsters als elektroden voor de eerste keer cyclus bij 1C; (b) Fietsprestaties van Na-ionbatterijen met monsters als elektroden bij 1C gedurende 200 cycli; (c, d) Opladen en ontladen curven van Na-ion-batterijen met monsters als elektroden voor de eerste 3 cycli bij 5C; (e) Coulombische efficiëntie van Na-ion-batterijen met NMTSbx-as elektroden voor 200 cycli bij 1C Kleurrijke figuren zijn beschikbaar op website

In figuur 6(a) is de laad-ontlaadcurve van het ongedoteerde monster NMTSb0 bevat uiteraard meerdere spanningsplateaus en stappen, wat aangeeft dat er meerdere faseovergangen zijn van hexagonaal naar monoklinisch kan voorkomen in de gelaagde structuur. Echter, terwijl de tussenlaag slipt van de Er treedt een overgangsmetaallaag op, de totale lading-ontladingscurve is relatief zacht. De drie spanningsplatforms boven 3,00 V zijn vaak wazig. Voor NMTSb0, de laadcurve is hoofdzakelijk verdeeld in twee delen: het hellingsgedeelte rond 3,00-3,80 V en het lange plateaugedeelte boven 3,80 V. Wanneer Sb echter werd geïntroduceerd, steeg de aanvangsspanning van het platformsegment naar boven 4,00 V. Voor de ontladingscurve treedt meestal het lange plateau op in de spanning bereik van 2,50-2,75 V. Het uiterlijk van het spanningsplateau kan worden toegeschreven tot de transformatie van de O3-fase in de P3-fase, terwijl de helling segment wanneer de spanning toeneemt, wordt veroorzaakt door de reactie van de vaste oplossing met de P3-structuur. Figuur 6(b) is een vergelijking van de cyclusprestaties van NMTSbx (x=0, 0,02, 0,04, 0,06) elektroden bij een stroomdichtheid van 1C. Het is Het is vermeldenswaard dat de cyclusstabiliteit van NMTSb0.04-kathodemateriaal de het beste, en ongeveer 70% van de omkeerbare capaciteit kan na 200 behouden blijven cycli. Daarentegen neemt de specifieke capaciteit van de NMTSb0-elektrode sterk af snel, met een initiële waarde van 122,8 mAh g-1, die daalt naar 51 mAh g-1 na 200 cycli blijft er nog maar 41,5% van de specifieke capaciteit over. In figuur 6(c, d), zelfs bij een zeer hoge snelheid van 5C (1200 mA gâ1), zal de het specifieke capaciteitsbehoud van de NMTSb0.04-elektrode is nog steeds 92,6% (125,3 mAh gâ1). De specifieke capaciteit van de NMTSb0 elektrode is slechts 106,7 mAh·gâ1, wat superieur is aan andere gerapporteerde gelaagde oxiden van het O3-type. De initiële afvoerspecifieke capaciteit van O3-Na(Ni1/3Mn1/3Fe1/3)0,95Al0,05O2 bereid door Yan's groep met een snelheid van 0,1C is 145,4 mAh·gâ1. En na 80 cycli bij een snelheid van 0,2 °C is de omkeerbare specificiteit verdwenen de capaciteit bedraagt ​​128,4 mAh·gâ1. De O3-NaNi0,5Mn0,5O2 opgesteld door Guo's onderzoeksgroep heeft een specifieke capaciteit van 80 mAh·g-1 in het spanningsbereik van 2-4 V met een snelheid van 2C. Figuur 6(e) presenteert de Coulombische efficiëntie van de Na-ionbatterij tijdens continu fietsen bij 1C. Onder hen de Coulombic De efficiëntieverdeling van de NMTSb0.04-elektrode is stabiel en neigt naar a rechte lijn, die feitelijk op 98% blijft, wat ook aangeeft dat dit het geval is gelaagde structuur is stabieler. Echter, de Coulombische efficiëntie van de De NMTSb0-elektrode fluctueerde aanzienlijk na 140 cycli, en er was een grote sprong toen het bijna 200 cycli was. De batterij gemonteerd met NMTSb0.04 werd na 200 cycli gedemonteerd en verwerkt, en het XRD-spectrum van het elektrodevel werd getest, de resultaten worden getoond in figuur S3. De XRD diffractiepieken van het NMTSb0.04 poolstuk verschoven daarna niet significant fietsen, wat aangeeft dat de onomkeerbare faseverandering van de NMTSb0.04-kathode materiaal werd na doping onderdrukt.

3 Conclusie

In dit onderzoek Na0,9Ni0,5-xMn0,3Ti0,2SbxO2 (NMTSbx, x=0, 0,02, 0,04, 0,06), een gelaagd oxidekathodemateriaal voor natriumionbatterijen, werden vervaardigd volgens een handige vaste-stofmethode. Zijn deeltjes zijn samengesteld uit vlokken op micro-nanoschaal met een uniforme dikte en duidelijke randen, en de korrelgrootte neemt af nadat Sb een deel van Ni vervangt. Bij de Tegelijkertijd veroorzaakt de dotering van Sb een sterke elektronendelokalisatie, die vermindert de energie van het hele systeem en verkrijgt een stabiele structuur bevorderlijker voor langdurige laad-ontlaadcycli. In de elektrochemische test in het bereik van 2,00-4,20 V onderdrukte de dotering van Sb de onomkeerbare fase overgang van het kathodemateriaal en verbeterde het werkspanningsplatform. Bij opladen en ontladen met een snelheid van 1C is de initiële ontladingsspecifieke capaciteit van NMTSb0,04 is 135,2 mAh·g-1, en het capaciteitsbehoud na 200 cycli bedraagt ​​70%. Het specifieke capaciteitsbehoud kan 92,6% (125,3 mAh·gâ1) bereiken bij 5C-snelheid.

Aanvullende informatie

Afb. S1 HRTEM afbeeldingen van NMT (a, b) en NMTSb0.04 (c, d) met inzet in (b, d) met overeenkomstige SEAD-afbeeldingen

Afb. S2 (a) Ni2p, (b) Mn2p, (c) Ti2p en (d) Sb3d XPS-spectra van NMTSb0 en NMTSb0.04

Afb. S3 XRD patroon van NMTSb0.04as kathodemateriaal van Na-ionbatterij na 200 cycli

Tabel S1 ICP-AES-resultaten van O3-NMTSbx (x=0, 0,02, 0,04, 0,06) (stoichiometrische verhouding)

Tabel S2 Roosterparameters van materialen met NMTSb0 en NMTSb0,04