钠离子电池P2-Na_(0.6)Li_(0.27)Mn_(0.73)O_(2)正极材料的W掺杂研究OA北大核心CSTPCD

钠离子电池P2型层状氧化物可以通过掺杂一些非活性金属元素(Li、Mg)激发阴离子氧化还原反应以提升容量。然而,阴离子氧化还原反应具有固有的不可逆性和动力学迟滞的缺点。此外,在高电压下还存在晶格氧的不可逆损失和电解液的过度分解,导致电池容量的快速衰减和放电电位的持续降低。本文采用高温固相法合成了不同质量比W掺杂的P2型层状氧化物Na_(0.6)Li_(0.27)Mn_(0.73-x)W_(x)O_(2)(NLMWO)。结合多种表征手段研究不同掺杂量的W元素对材料结构和电化学性能的影响。结果表明,W掺杂能够有效减少Na^(+)/空位有序,抑制了P2-OP4-O2的相变,提高Na^(+)的扩散速率。在2.0~4.6 V的电压范围内,0.5 C的倍率下,质量比1.0%W掺杂的改性材料Na_(0.6)Li_(0.27)Mn_(0.72)W_(0.01)O_(2)(NLMWO-1)循环100次的容量保持率为80%;在5.0 C的倍率下,NLMWO-1的平均放电比容量为92.6 mAh/g,是Na_(0.6)Li_(0.27)Mn_(0.73)O_(2)(NLMO)的1.5倍。研究结果表明,非活性金属掺杂是抑制不可逆阴离子氧化还原的有效手段。该工作为高容量、高稳定性钠离子电池正极材料的结构设计提供了可行的思路。