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中国科学技术大学Jialong, Shen,2024年最新论文,IF排名前5%!

论论资讯 | 2024-06-06 1567热度

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Inhibiting the Jahn-Teller Effect of Manganese Hexacyanoferrate via Ni and Cu Co-Doping for Advanced Sodium Ion Batteries

Luo Yifang; Shen Jialong; Yao Yu; Dai Junyi; Ling Fangxin; Li Ling; Jiang Yu; Wu Xiaojun; Rui Xianhong; Yu Yan

Published:2024-06-05
DOI:10.1002/adma.202405458

抑制锰基普鲁士蓝类似物的Jahn-Teller效应:Ni和Cu共掺杂提升钠离子电池性能

研究背景

随着可再生能源技术的快速发展,钠离子电池(SIBs)因其成本低廉和资源丰富而受到广泛关注。锰基普鲁士蓝类似物(PBA)作为一种潜在的SIBs阴极材料,因其高氧化还原电位、易合成和低成本而备受青睐。然而,锰基PBA的Jahn-Teller效应和低电导率导致其结构稳定性差和循环性能不佳,这限制了其在实际应用中的表现。

研究内容

本研究通过简单的共沉淀策略,开发了一种新型的Ni和Cu共掺杂的K<sub>2</sub>Mn[Fe(CN)<sub>6</sub>]阴极材料。研究结果表明,掺杂元素通过减小带隙提高了Mn基PBA的电导率,并通过稳定框架结构抑制了Jahn-Teller效应。此外,晶格中钠离子被钾离子替代有助于填充PBA框架中的空位,从而提高了平均工作电压和结构稳定性。实验结果显示,制备的Mn基阴极材料表现出优异的可逆容量(在0.01 A g<sup>-1</sup>下为116.0 mAh g<sup>-1</sup>)和卓越的循环稳定性(在0.1 A g<sup>-1</sup>下500次循环后容量保持率为81.8%)。

研究意义

本研究的创新之处在于通过Ni和Cu的共掺杂策略有效抑制了锰基PBA的Jahn-Teller结构变形,为设计稳定的SIBs阴极材料提供了新的思路。这一策略不仅提高了材料的电导率和结构稳定性,还显著改善了其循环性能,为未来SIBs的商业化应用提供了重要的技术支持。 通过这项研究,我们不仅解决了锰基PBA在钠离子电池应用中的关键问题,还为高性能电池材料的开发提供了新的方向。这一成果对于推动钠离子电池技术的发展具有重要的科学意义和应用价值。

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