他，C9「国家优青」「洪堡学者」，专注电化学储能器件，发JACS！
文摘
2024-11-13 08:18
河南
基于Mn的氟磷酸盐作为钠离子电池的正极材料，因其高成本效益、可观的容量和稳定的框架而受到广泛关注。然而， Mn3+/2+氧化还原对由于Mn-O共价性不足和电子导电性差而未能充分激活，限制了其进一步应用。在此，浙江大学姜银珠团队提出了一种局部电子结构调控策略，即通过引入具有低能量3d轨道的元素来减弱Mn−O键的共价特性，从而扩大Mn的eg轨道与Na的费米能级之间的能量间隙，以提高Mn3+/2+氧化还原电位。该种策略有效地缩小了带隙，提高了材料的内在电子导电性。此外，作者通过实验制备了Na2Fe0.45Mn0.4V0.1PO4F（FMV-0.1）正极材料，与原始的Na2Fe0.45Mn0.55PO4F相比，FMV-0.1在高电压平台从3.5 V提高到3.6 V，能量密度从330 Wh kg-1提高到361 Wh kg-1，容量保持率为72%。总之，该工作通过引入具有不同d轨道状态的元素，提出了一种局部电子结构调控策略。研究显示，V3+或Cr3+的替代导致Mn−O键的共价特性减弱，并引起Mn2+的eg轨道与钠金属的费米能级之间的能量间隙增大，从而为获得电子提供了更强的能垒。此外，带隙的显著减小促进了内在电子导电性的提高。与FM相比，所获得的FMV-0.1在放电平台从3.5 V显著提高到3.6 V，能量密度从330 Wh kg-1提高到361 Wh kg-1。因此，该项工作不仅提出了一种通过定制d轨道电子来合理调节Mn放电电压的新策略，而且为设计具有期望电化学潜力的高性能钠离子电池正极材料提供了新见解。Local Electronic Structure Regulation Enabling Fluorophosphates Cathode with Improved Redox Potential and Reversible Capacity for Sodium-Ion Batteries, Journal of the American Chemical Society 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c09379🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
