Elektrokemisk aktivitet af positivt elektrodemateriale af P{{0}}Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 natriumionbatteri
Forfatter:ZHANG Xiaojun1, LI Jiale1,2, QIU Wujie2,3, YANG Miaosen1, LIU Jianjun2,3,4
1. Jilin-provinsens Sci-Tech Center for ren konvertering og høj værdianvendelse af biomasse, Northeast Electric Power University, Jilin 132012, Kina
2. Statens nøglelaboratorium for højtydende keramik og superfin mikrostruktur, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, Kina
3. Center for Materialevidenskab og Optoelektronik, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, Kina
4. School of Chemistry and Materials Science, Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, Kina
Abstrakt
Med fordelene ved lave omkostninger og bred distribution af råmaterialer anses natrium-ion-batterier for at være de bedste alternative materialer til lithium-ion-batterikatodematerialer. I P2--fasen NaMnO2 med lagdelt struktur kan binær fast opløsning af overgangsmetallaget effektivt forbedre den elektrokemiske ydeevne af elektrodematerialet. I denne undersøgelse blev den strukturelle model af Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 med Mg-ion fast opløsning konstrueret ved at bruge Coulombic-modellen. De første principberegninger viste, at afladningsspændingen af Nax[Mg{{10}}.33Mn0.67]O2 nåede 3.0 V ved et natriumionindhold på mindre end {{20}}.67. Elektronisk densitet af tilstande og ladningspopulationsanalyse viste, at den faste opløsning af Mg motiverede den anioniske elektrokemiske aktivitet af gitteroxygen i P2-fasen Nax[Mg0.33Mn0.67]O2, hvilket transformerede den elektrokemiske reaktionsmekanisme af system fra kationisk og anionisk synergisk redoxreaktion til reversibel anionisk redoxreaktion. Denne transformation giver en ny metode til design af elektrodematerialer til Na-ion-batterier, såvel som en ny tilgang til optimering og udforskning af andre ion-batterier.
Nøgleord:natrium ion batteri ; elektrokemisk aktivitet; første princip; alkalimetal-doping
TOB NEW ENERGY giver et komplet sæt afbatterimaterialer, batteri maskine, batteri produktionslinje løsningog batteriteknologi til fremstilling af solid state-batterier, natriumionbatterier og lithiumionbatterier.
I de senere år har folk med markedsføringen af nye energiindustrier som vindenergi og solenergi stillet højere krav til storskala energilagringsteknologi[1,2]. Inden for forskning i energilagringsmaterialer er den elektrokemiske aktivitet og strukturelle stabilitet af elektrodematerialer et af forskningsområderne[3,4]. Blandt de forskellige energilagringssystemer, der for tiden er kendt, er lithium-ion-batterimaterialer relativt modne og udbredt. Imidlertid har problemer såsom ujævn fordeling af lithiumressourcer og vanskeligheden ved lithiumgenvindingsteknologi alvorligt begrænset den store anvendelse af lithium-ion-batterier[5, 6, 7]. Natrium, som er i samme familie som lithium, har karakteristika af rigelige råmaterialer, lave omkostninger og bred distribution. Samtidig har natrium-ion-batterier lignende fysiske og kemiske egenskaber og elektrokemiske reaktionsmekanismer som lithium-ion-batterier. Derfor er natrium-ion-batterier et af de mest lovende alternative materialer[8,9].
Berthelot et al.[10] fandt, at i det lagdelte oxid NaTMO2, der indeholder et enkelt overgangsmetal (TM), er natriumioner og ledige pladser ordnet i det rene natriumlag, hvilket resulterer i mange spændingsplatforme for denne type oxid under afladningsprocessen. . Dette resulterer i et hurtigt fald af specifik kapacitet og en betydelig reduktion i cyklusydelse, så energiomdannelseseffektiviteten for denne type oxid er lav. Faste opløsningselementer indføres i overgangsmetallaget for at danne et blandet arrangement af binære eller endda multi-element overgangsmetaller. Elektrodematerialet indeholder et stort antal uordnede ladninger, som effektivt kan undertrykke ovennævnte spændingsplatform og forbedre energikonverteringseffektiviteten. Yabuuchi et al.[11]brugte Na2CO3, (MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O og MnCO3 som råmaterialer. En faststofreaktion blev udført ved 900 grader i 12 timer for at opnå et binært uordnet P2-fase Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2-elektrodemateriale med Mg fast opløsning. De fandt, at ved en strømtæthed på 10 mA/g var den oprindelige specifikke kapacitet af det forberedte P2-fase Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2 katodemateriale ca. 150 mAh/g[11]. Lidt lavere end den specifikke kapacitet af Na2/3MnO2 (184 mAh/g). Bruce et al.[12] fandt, at selvom der var en elektrokemisk reaktion af gitteroxygen i P2-fasen Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2, blev der ikke observeret nogen oxygenudfældning. Det viser, at introduktionen af Mg forbedrer cyklus-reversibiliteten og den reversible specifikke kapacitet af materialet. Under opladning og afladningsprocessen er den mikroskopiske elektrokemiske reaktionsmekanisme for gitterilten i dette system imidlertid stadig uklar, og mekanismen, hvormed Mg fast opløsning forbedrer systemets stabilitet, er også uklar.
Derfor tager dette arbejde P2-fase Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 som forskningsobjekt og anvender den første principielle beregningsmetode for tæthedsfunktionel teori (DFT). En systematisk undersøgelse af den elektrokemiske aktivitet og strukturelle stabilitet af udladningsydelsen af Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 katodemateriale med fast opløsning af Mg-ioner blev udført. For at tydeliggøre den mikroskopiske mekanisme af elektrodematerialer i elektrokemiske reaktioner på mikroskala af elektroner og atomer, vil den give en reference til forståelsen af elektrokemiske processer og design af nye materialer.
1 Beregningsmetode
Beregningerne i dette arbejde er baseret på plane wave basis softwaren VASP-pakken[13,14]af tæthedsfunktionel teori. Den additive planbølgemetode anvendes[15], og udvekslingskorrelationsfunktionen er den generaliserede gradientapproksimation (GGA) i form af Perdew-Burker-Ernzerhof[13,16]. Hubbard-parameteren U introduceres for at korrigere d-elektronerne i Mn, og den effektive U-værdi er 3,9 eV[17,18]. Afskæringsenergien for den nedre planbølge er 600 eV. Når ionafspændingen er afsluttet, er kræfterne på alle atomer mindre end 0.1 eV·nm-1. Ved optimering af krystalstrukturen anvendes en 3×3×1 (72 atomer) supercellestruktur, gitterkonstanten er 0.874 nm×0.874 nm×1.056 nm, og k- punktgitteret i Brillouin-zonen er 3×3×3[19]. Den frosne phonon-metode blev brugt til at beregne gittervibrationsspektret i Phonopy-softwarepakken. For at undgå påvirkningen af periodiske grænsebetingelser blev en 3×3×1 supercellestruktur brugt til at beregne kraftkonstanterne og fononspektrene for P2-fase NaMnO2 og Na[Mg0.33Mn0.67]O2. Punktladningen Coulomb-modellen bruges til hurtigt at beregne ionbesættelsen af denatriumstrukturen, og Na-besættelseskonfigurationen med den laveste Coulomb-energi vælges til mere nøjagtige beregninger af første princip[20]. Elektrodematerialets afladningsspænding kan udtrykkes som[20]:
$V=-\frac{G(\text{N}{{\text{a}}_{{{x}_{2}}}}\text{M }{{\text{O}}_{2}})-G(\text{N}{{\text{a}}_{{{x}_ {1}}}}\text{M}{{\text{O}}_{2}})-({{x}_{2}}-{{x}{ {16}}{1}})G(\text{Na})}{({{x}_{2}}-{{x}_{1}}){{ e}^{-}}}$
Hvor G er den samlede energi af det tilsvarende system, og e- er grundstofladningen[21].
2 Resultater og diskussion
2.1 Mikrostrukturelle egenskaber og strukturel stabilitet
The space group of the P2 phase NaMnO2 structure is R$\bar{3}m (Fig. 1)[22,23]. The spatial configuration of the Mg solid solution Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2 structure is similar to that of NaMnO2. Mg ions replace 1/3 of the Mn ions in the transition metal layer. The theoretical ion ratio of Mg to Mn is 1:2. Experimental characterization found that at this ratio, Mg ions in the Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 structure only form disordered arrangements with Mn, retaining the order of the Na layer[24]. When the ion ratio Mg:Mn>1:2 vil Mg, Na og Mn danne et uordnet arrangement af kationer. Som vist i figur 1(A), er stabletilstanden for gitteroxygen ABBA..., Mg og Mn optager henholdsvis de oktaedriske steder mellem oxygen-AB-lagene, og Na optager de trekantede prismesteder mellem oxygen-AA- og BB-lagene[ 25,26]. Som vist i figur 1(B) er der et honeycomb-arrangement af Mg og Mn i overgangsmetallaget[27], som svarer til arrangementet mellem Li og Mn i lithiumrige forbindelser[28]. [MgO6]-oktaederet er arrangeret med 6 [MnO6]-oktaeder, der deler kanter[29,30]. I alkalimetallaget af Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2-strukturen er der to gittersteder for natriumioner. Den ene er arrangeret med de øvre og nedre lag af [MgO6] eller [MnO6] oktaeder, der deler kanter. Den anden er koplanært arrangeret med øvre og nedre lag af [MgO6] eller [MnO6] oktaeder.
Fig. 1 Skematisk diagram af P2-Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2
I strukturer med forskelligt natriumionindhold påvirkes natriumioner af Coulomb-interaktionen mellem Mn og Mg i overgangsmetallaget og Na-ioner i alkalimetallaget, hvilket viser to forskellige besættelsestilstande. Derfor bruger dette arbejde først Coulomb-modellen til hurtigt at frasortere P2-fasen Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2-konfigurationen med den laveste Coulomb-energi. For at verificere rationaliteten beregnede og simulerede vi XRD-mønstrene for disse screenede konfigurationer og sammenlignede dem med de målte resultater[11]. Resultaterne er vist i figur 2. De beregnede (016) og (110) er lidt forskudt til højre sammenlignet med den eksperimentelle karakterisering, hvilket hovedsageligt skyldes eksistensen af amorfe og defekte strukturer i nogle krystalplaner af de eksperimentelt fremstillede materialer . Strukturen af beregningsmodellen er en perfekt krystalstruktur, så der er en vis afvigelse mellem XRD-udvidelsen og spidsintensiteten af beregningssimuleringen og de eksperimentelle resultater. Derudover er der et arrangement af Na-ioner i disse to krystalplaner, og indsættelse og løsrivelse af Na-ioner er en anden mulig årsag til forskydningen af de tilsvarende toppositioner. Efter at have overvejet ovenstående effekter, er topformen og intensiteten af den simulerede XRD i overensstemmelse med de eksperimentelle resultater, og den konstruerede model kan gengive den mikrostrukturelle information i eksperimentet, hvilket indikerer, at den teoretisk screenede struktur er relativt nøjagtig og pålidelig[31,32 ].
Fig. 2 Sammenligning af beregnede og eksperimentelle XRD-mønstre af Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2
For at studere effekten af Mg-fast opløsning på strukturel stabilitet brugte vi de første principper kombineret med "frossen phonon-metoden" til at beregne gittervibrationsspektrene for P{{0}}NaMnO2 og P{{2} }Na[Mg0.33Mn{{10}}.67]O2. Som vist i figur 3 har besidderbølgen ingen imaginær frekvens i hele Brillouin-zonen, hvilket indikerer, at P2-Na[Mg0.33Mn0.67]O2 har dynamisk stabilitet. Ved at sammenligne fononspektrene for de to materialer blev det fundet, at Mg-doping ikke ændrede vibrationsfrekvensområdet væsentligt og havde ringe indflydelse på gittervibrationen. Den Mg-doterede struktur viste også god dynamisk stabilitet. Derudover har Bruce et al. med succes fremstillet P2 fase Na[Mg0.33Mn0.67]O2 med Mg fast opløsning, hvilket yderligere demonstrerede, at materialet har yderligere termodynamisk stabilitet. Derfor er det ikke svært at se, at P2-Na[Mg0.33Mn0.67]O2 har god strukturel stabilitet.
Fig. 3 Phonon-dispersionskurver for (A) NaMnO2 og (B) Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2
2.2 Analyse af elektrokemiske egenskaber af P2 fase Nax[Mg1/3Mn2/3]O2
For at studere effekten af Mg-doping på materialers elektrokemiske egenskaber, beregnede vi afladningsspændingen af Mg-fast opløsningsstruktur P{{0}}Nax[Mg0.33Mn{{7} }.67]02 (figur 4). Koncentrationsområdet for Na-ioner bestemmes eksperimentelt, dvs. 0.11 Mindre end eller lig med x Mindre end eller lig med 0.66[11]. Figur 4(A) viser den strukturelle ændringer under afladningsprocessen, og dens tilsvarende spænding (Figur 4(B)) omfatter hovedsageligt tre platforme: 3,4, 2,9 og 2,1 V. Den forudsagte teoretiske kapacitet er 152 mAh/g, hvilket grundlæggende stemmer overens med de eksperimentelle resultater[11] . Afladningsspændingskurven beregnet ud fra de første principper er lidt højere end det faktiske målte resultat. Hovedårsagen er, at den første principberegning ignorerer indflydelsen af eksperimentelle måleforhold, såsom elektrolyt, lithium-ionkonduktivitet eksperimentel måletemperatur osv. Vores tidligere forskning viste[33], at selvom den beregnede udladningsspændingskurve er højere end den eksperimentelt målte kurve, er den overordnede ændringstendens konsistent. Derfor kan det anses for, at under hele afladningsprocessen er spændingen af Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 i overensstemmelse med de eksperimentelle resultater[12,20]. Når x<66%, Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 has a high voltage of about 3.0 V, and there is no obvious additional voltage platform, indicating that the substitution of Mg2+ for Mn3+ has the effect of inhibiting sodium ion rearrangement and structural phase change. Previous charge and discharge studies on NaMnO2 and other systems have found that the orderly arrangement of transition metals is usually accompanied by more voltage platforms.
Fig. 4 (A) DFT-beregnede strukturelle ændringer og (B) afladningsspændingskurve for P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 under afladning
Under ideelle omstændigheder er valenstilstandene for Mg og Mn i Na2/3[Mg0.33Mn0.67]O2 henholdsvis +2 og +4 og kan ikke fortsætte at blive oxideret til højere valenstilstande. Derfor er der ingen kation elektrokemisk aktivitet i systemet, og materialets ladning og afladning er en anion elektrokemisk reaktion. I Na0.67MnO2 er den indledende valenstilstand for Mn-ioner +3.33. Under opladningsprocessen kan Mn-ioner overføre 0.67 elektroner udad for at nå en stabil valens på +4. På dette tidspunkt er al Na+ frigivet, og gitterets ilt har aldrig deltaget i den elektrokemiske reaktion[34]. Derfor fremstår ladnings- og afladningsprocessen af Na0.67MnO2 som en kationisk elektrokemisk reaktion. Mange undersøgelser har vist, at når antallet af elektroner tabt af gitterilt er mindre end 0.33, har den anioniske elektrokemiske reaktion god reversibilitet[11-12,28]. Den overdrevne oxidation af oxygenanioner (antallet af tabte elektroner er større end 0.33) får oxygenets elektronkonfiguration til at afvige fra den stabile otte-kobler-regel, hvilket resulterer i en irreversibel transformationsreaktion og dannelsen af en OO obligation. Det kan endda føre til iltudvikling og irreversibel ladning og afladning af elektrodestrukturen[27,35]. I Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2, hvis grænsetilstanden for ladningstab tages i betragtning. Det vil sige, at når Na-ioner er fuldstændig løsrevet for at danne Na0[Mg{{40}}.33Mn0.67]O2-strukturen, bevarer Mg og Mn altid {{ 45}} og +4 valenser. O-anionen oxideres til -1.67 valens og mister 0.33 elektroner, hvilket er lavere end grænsen for irreversibel anion elektrokemisk reaktion. I hele ladereaktionen af Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2 behøver gitterilten derfor ikke at blive rumligt omorganiseret, og den elektrokemiske reaktion er reversibel. Introduktionen af Mg2+ bevarer ikke kun den reversible specifikke kapacitet, men øger også materialets energitæthed ved at øge udladningsspændingen.
For at bevise den elektrokemiske aktivitet af oxygen i Nax[Mg{{0}}.33Mn0.67]O2-materialet under afladningsprocessen, beregnede vi den elektroniske densitet af tilstande (figur 5) for initial og endelige udledningsstrukturer af materialet. Det viste sig, at under udladningsprocessen blev Na-ioner gradvist indlejret, det samlede antal elektroner i systemet steg, og Fermi-niveauet flyttede til et højere energiniveau. Antallet af huller i O2p-kredsløbet falder gradvist, hvilket indikerer, at elektronerne, der kommer ind i systemet, overføres til de tomme baner af gitterilt, og gitterilten reduceres. Under udledningsprocessen af elektrodematerialet deltager gitterilten i den elektrokemiske reaktion af anioner. På dette tidspunkt er der næsten ingen ændring i Mn-d orbitale elektroner, og der er ingen ladningsoverførsel, det vil sige, at valenstilstanden af Mn ikke ændres under afladningsprocessen, hvilket beviser, at Mn ikke er elektrokemisk aktiv[12, 36]. Men under udladningsprocessen af P2-NaxMnO2 fortsætter elektroner med at fylde de højenergiske Mn og O tomme orbitaler, hvilket indikerer, at både Mn og O er elektrokemisk aktive og er en typisk elektrokemisk reaktion, hvor anioner og kationer samarbejder .
Fig. 5 Elektronisk tæthed af tilstande af (A) P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 og (B) P2-NaxMnO2 under forskellige Na ionindhold under udledning
PDOS: forventet tæthed af stater
En konsistent konklusion kan drages gennem ladningspopulationsanalyse (figur 6). Under udledningsprocessen af Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 ændres ladningsmængden af Mn-ioner stort set ikke, så den deltager ikke i den elektrokemiske reaktion; i processen med at øge Na-indholdet fra 0.11 til 0.66, opnåede O-ionerne omkring 0.2e-. Signifikant ladningsfyldning fandt sted, hvilket viste anionisk elektrokemisk aktivitet[37]. Gennem ladningspopulationsanalysen af P2-NaxMnO2 blev det fundet, at når Na-indholdet stiger, deltager Mn og O i fællesskab i den elektrokemiske reaktion. Dette resultat er i overensstemmelse med analysen af elektronisk tæthed af stater. Det er bevist, at den faste opløsning af Mg ændrer systemets elektrokemiske reaktionsmekanisme fra anion- og kationkooperativ elektrokemisk reaktion til en reversibel anionelektrokemisk reaktion, og denne proces påvirker ikke materialets ladnings- og udladningsreversibilitet.
Fig. 6 Ladningsanalyse af (A) Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 og (B) P2-NaxMnO2 under forskelligt natriumionindhold
3 Konklusion
Denne undersøgelse brugte beregninger med de første principper til systematisk at studere de mikrostrukturelle egenskaber, kinetisk stabilitet og elektrokemisk aktivitet af Mg2+ fast opløsning P2 fase Nax[Mg1/3Mn2/3]O2. Introduktionen af Mg2+ ændrer materialets elektrokemiske reaktionstype fra den anioniske og kationiske kooperative elektrokemiske reaktion af NaxMnO2 til den reversible anioniske elektrokemiske reaktion af Nax[Mg{{10}}.33Mn{ {16}}.67]O2. Når O-anionen i P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 deltager i den elektrokemiske reaktion, er ladningsforstærkningen og -tabsområdet mindre end 0,33, hvilket har god reversibilitet. Introduktionen af Mg2+ øger ikke kun materialets afladningsspænding, men opretholder også materialets reversible specifikke kapacitet og øger i sidste ende materialets energitæthed.
I natriumionelektrodematerialer er introduktion af jordalkalimetaller i overgangsmetallaget til kationisk fast opløsning en ny strategi for optimering af materialeydelse. Dens grundlæggende mekanisme er at udløse anioners elektrokemiske aktivitet ved at ofre den elektrokemiske aktivitet af kationer, ændre materialets elektrokemiske reaktionsmekanisme, øge afladningsspændingen og i sidste ende optimere materialets energitæthed. Denne strategi giver ikke kun en ny metode til design af elektrodematerialer til natrium-ion-batterier, men giver også nye ideer til optimering og udforskning af andre ion-batterier.
Referencer
[1] HU YING-YING, WEN ZHAO-YIN, RUI-KUN, et al. State-of-the-art forsknings- og udviklingsstatus for natriumbatterier. Energy Storage Science and Technology, 2013,2(2):81-90.
[2] SHEN GUAN-YE, LI CHEN, XU BING-LIANG, et al. Økonomisk allokering til energilagringssystem i betragtning af vindkraft. Journal of Northeast Electric Power University, 2018,38(4):27-34.
[3] MA CHAO, ZHAO XIAO-LIN, KANG LI-TAO, et al. Ikke-konjugerede dicarboxylatanodematerialer til elektrokemiske celler. Angew. Chem. Int. Ed., 2018,57(29):8865-8870.
[4] RICHARDS WD, DACEK ST, KITCHAEV DA, et al. Fluorering af lithium-overskydende overgangsmetaloxidkatodematerialer. Avancerede energimaterialer, 2018,8(5):1701533.
[5] XIANG XING-DE, ZHANG KAI, CHEN JUN. Nylige fremskridt og udsigter for katodematerialer til natrium-ion-batterier. Adv. Mater., 2015,27(36):5343-5364.
[6] MA CHAO, ZHAO XIAO-LIN, HARRIS MM, et al. Urinsyre som en elektrokemisk aktiv forbindelse til natriumionbatterier: trinvise Na+-lagringsmekanismer for π-konjugation og stabiliseret carbonanion. ACS Applied Materials & Interfaces, 2017,9(39):33934-33940.
[7] LEE DH, XU JING, MENG Y S. En avanceret katode til Na-ion-batterier med høj hastighed og fremragende strukturel stabilitet. Phys. Chem. Chem. Phys., 2013,15(9):3304-3312.
[8] KUBOTA K, YABUUCHI N, YOSHIDA H, et al. Lagdelte oxider som positive elektrodematerialer til Na-ion-batterier. MRS Bulletin, 2014,39(5):416-422.
[9] CLÉMENT RJ, BRUCE PG, GREY C P. Review—manganbaserede P2--type overgangsmetaloxider som natriumionbatteri-katodematerialer. Journal of the Electrochemical Society, 2015,162(14):A2589-A2604.
[10] BERTHELOT R, CARLIER D, DELMAS C. Elektrokemisk undersøgelse af P2-NaxCoO2 fasediagrammet. Nat. Mater., 2011,10(1):74-80.
[11] YABUUCHI N, HARA R, KUBOTA K, et al. Et nyt elektrodemateriale til genopladelige natriumbatterier: P2-type Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2 med unormalt høj reversibel kapacitet. J. Mater. Chem. A, 2014,2(40):16851-16855.
[12] MAITRA U, HOUSE RA, SOMERVILLE JW, et al. Oxygen redox kemi uden overskydende alkalimetalioner i Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2. Nat. Chem., 2018,10(3):288-295.
[13] GUO SHAO-HUA, SUN YANG, YI JIN, et al. Forståelse af natrium-ion-diffusion i lagdelte P2- og P3-oxider via eksperimenter og første-principper-beregninger: en bro mellem krystalstruktur og elektrokemisk ydeevne. NPG Asia Materials, 2016,8:e266.
[14] JI HUI-WEI, KITCHAEV DA, LUN ZHANG-YAN, et al. Beregningsmæssig undersøgelse og eksperimentel realisering af uordnede højkapacitets Li-ion katoder baseret på Ni redox. Chemistry of Materials, 2019,31(7):2431-2442.
[15] LEE J, URBAN A, LI XIN, et al. Frigør potentialet for kationforstyrrede oxider til genopladelige lithiumbatterier. Science, 2014,343(6170):519-522.
[16] URBAN A, LEE J, CEDER G. Konfigurationsrummet for oxider af stensalttypen til højkapacitets lithiumbatterielektroder. Avancerede energimaterialer, 2014,4(13):1400478.
[17] CHAKRABORTY A, DIXIT M, AURBACH D, et al. Forudsigelse af nøjagtige katodeegenskaber af lagdelte oxidmaterialer ved hjælp af SCAN-meta-GGA-densitetsfunktionen. npj Computational Materials, 2018,4:60.
[18] URBAN A, ABDELLAHI A, DACEK S, et al. Elektronisk struktur oprindelse af kationforstyrrelser i overgangsmetaloxider. Phys. Rev. Lett., 2017,119(17):176402.
[19] ASSAT G, TARASCON J M. Grundlæggende forståelse og praktiske udfordringer ved anionisk redoxaktivitet i Li-ion-batterier. Nature Energy, 2018,3(5):373-386.
[20] YABUUCHI N, NAKAYAMA M, TAKEUCHI M, et al. Oprindelse af stabilisering og destabilisering i solid state redoxreaktion af oxidioner til lithium-ion-batterier. Nat. Commun., 2016,7:13814.
[21] SANNYAL A, AHN Y, JANG J. Første-princippets undersøgelse af den todimensionelle siligen (2D SiGe) som et anodemateriale i et alkalimetalionbatteri. Computational Materials Science, 2019,165:121-128.
[22] LI HONG, HU YONG-SHENG, PAN HUI-LIN, et al. Forskningsfremskridt i elektrodematerialestruktur af stuetemperatur natriumion-lagerbatteri. 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-kationforstyrret elektrode til højhastighedssymmetriske genopladelige natrium-ion-batterier. Nat. Commun., 2015,6:6954.
[24] WANG QIN-CHAO, MENG JING-KE, YUE XIN-YANG, et al. Tuning af P2-struktureret katodemateriale ved Na-site Mg-substitution for Na-ion-batterier. J. Am. Chem. Soc., 2019,141(2):840-848.
[25] MENDIBOURD A, DELMAS C, HAGENMULLER C. Elektrokemisk interkalation og deinterkalation af NaxMnO2-bronzer. Academic Press, 1985,57(3):323-331.
[26] SOMERVILLE JW, SOBKOWIAK A, TAPIA-RUIZ N, et al. Arten af "Z"-fasen i lagdelte Na-ion batterikatoder. Energy & Environmental Science, 2019,12(7):2223-2232.
[27] QU JIE, WANG DONG, YANG ZU-GUANG, et al. Ion-doping-site-variation-induceret sammensat katodejustering: et casestudie af lag-tunnel Na0.6MnO2 med Mg2+-doping på Na/Mn-sted. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019,11(30):26938-26945.
[28] SATO T, SATO K, ZHAO WEN-WEN, et al. Metastabile og kationforstyrrede oxider af nanostørrelse af stensalttypen: gensyn med støkiometrisk LiMnO2 og NaMnO2. Journal of Materials Chemistry A, 2018,6(28):13943-13951.
[29] GUIGNARD M, DELMAS C. Brug af et batteri til at syntetisere nye vanadiumoxider. Chemistry Select, 2017,2(20):5800-5804.
[30] WANG PENG-FEI, YAO HU-RONG, LIU XIN-YU, , et al. Na+/ ledighedsforstyrrelse lover højhastigheds Na-ion-batterier. Science Advances, 2018, 4(3): ear6018.
[31] KIM H, KIM DJ, SEO DH, et al. Ab initio undersøgelse af natrium interkalation og mellemfaser i Na0.44MnO2 for natrium-ion batteri. Chemistry of Materials, 2012,24(6):1205-1211.
[32] LI XIN, MA XIAO-HUA, SU DONG, et al. Direkte visualisering af Jahn-Teller-effekten koblet til Na-bestilling i Na5/8MnO2. Nat. Mater., 2014,13(6):586-592.
[33] WANG YOUWEI, WANG JUNKAI, ZHAO XIAOLIN, et al. Reduktion af opladningsoverpotentialet for Li-O2-batterier gennem båndjustering af katodedesign. Energy & Environmental Science, 2020,13(8):2540-2548.
[34] ZHENG C, RADHAKRISHNAN B, CHU IH, et al. Effekter af overgangsmetalblanding på Na-ordening og kinetik-indlagte P2-oxider. Physical Review Applied, 2017,7(6):064003.
[35] LUN ZHENG-YAN, OUYANG B, CAI ZI-JIAN, et al. Designprincipper for højkapacitets Mn-baserede kationforstyrrede stensaltkatoder. Chem, 2020,6(1):153-168.
[36] SEO DH, LEE J, URBAN A, et al. Den strukturelle og kemiske oprindelse af oxygenredoxaktiviteten i lagdelte og kationforstyrrede Li-overskydende katodematerialer. Nat. Chem., 2016, 8(7):692-697.
[37] BAI QIANG, YANG LU-FENG, CHEN HAI-LONG, et al. Beregningsmæssige undersøgelser af elektrodematerialer i natrium-ion-batterier. Avancerede energimaterialer, 2018,8(17):1702998.
