Natriumjonbatteri Katod P{{0}}Nax[Mg0.33Mn0.67]O2

Elektrokemisk aktivitet hos positivt elektrodmaterial av P{{0}}Nax[Mg0.33Mn0.67]O2-natriumjonbatteri

Författare:ZHANG Xiaojun¹, LI Jiale^1,2, QIU Wujie^2,3, YANG Miaosen¹, LIU Jianjun^2,3,4

1. Jilin Province Sci-Tech Center för ren omvandling och högt värderad användning av biomassa, Northeast Electric Power University, Jilin 132012, Kina

2. State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, Kina

3. Centrum för materialvetenskap och optoelektronik, University of Chinese Academy of Sciences, Peking 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 fördelarna med låg kostnad och bred distribution av råmaterial anses natriumjonbatterier vara de bästa alternativa materialen för katodmaterial för litiumjonbatterier. I P2--fasen NaMnO2 med skiktad struktur kan binär fast lösning av övergångsmetallskiktet effektivt förbättra den elektrokemiska prestandan hos elektrodmaterialet. I denna studie konstruerades den strukturella modellen av Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 med Mg-jon fast lösning med hjälp av Coulombic-modellen. De första principberäkningarna visade att urladdningsspänningen för Nax[Mg{{10}}.33Mn0.67]O2 nådde 3.0 V vid en natriumjonhalt på mindre än {{20}}.67. Elektronisk densitet av tillstånd och laddningspopulationsanalys visade att den fasta lösningen av Mg motiverade den anjoniska elektrokemiska aktiviteten av gittersyre i P2-fasen Nax[Mg0.33Mn0.67]O2, vilket transformerade den elektrokemiska reaktionsmekanismen hos system från katjonisk och anjonisk synergisk redoxreaktion till reversibel anjonisk redoxreaktion. Denna transformation ger en ny metod för design av elektrodmaterial för Na-jonbatterier, såväl som ett nytt tillvägagångssätt för optimering och utforskning av andra jonbatterier.

Nyckelord:natriumjonbatteri ; elektrokemisk aktivitet ; första principen; alkalimetalldopning

TOB NEW ENERGY ger en komplett uppsättning avbatterimaterial, batterimaskin, batteriproduktionslinjelösningoch batteriteknik för tillverkning av solid state-batterier, natriumjonbatterier och litiumjonbatterier.

Under de senaste åren, med marknadsföringen av nya energiindustrier som vindenergi och solenergi, har människor ställt högre krav på storskalig energilagringsteknik[1,2]. I forskningen om energilagringsmaterial är elektrokemisk aktivitet och strukturell stabilitet hos elektrodmaterial ett av forskningsområdena[3,4]. Bland de olika energilagringssystem som för närvarande är kända är litiumjonbatterimaterial relativt mogna och flitigt använda. Men problem som ojämn fördelning av litiumresurser och svårigheten med litiumåtervinningsteknik har allvarligt begränsat den storskaliga tillämpningen av litiumjonbatterier[5, 6, 7]. Natrium, som tillhör samma familj som litium, har egenskaperna hos rikliga råvaror, låg kostnad och bred distribution. Samtidigt har natriumjonbatterier liknande fysikaliska och kemiska egenskaper och elektrokemiska reaktionsmekanismer som litiumjonbatterier. Därför är natriumjonbatterier ett av de mest lovande alternativa materialen[8,9].

Berthelot et al.[10] fann att i den skiktade oxiden NaTMO2 som innehåller en enkel övergångsmetall (TM) ordnas natriumjoner och vakanser i det rena natriumskiktet, vilket resulterar i många spänningsplattformar för denna typ av oxid under urladdningsprocessen. . Detta resulterar i en snabb minskning av specifik kapacitet och en betydande minskning av cykelprestanda, så energiomvandlingseffektiviteten för denna typ av oxid är låg. Fasta lösningselement införs i övergångsmetallskiktet för att bilda ett blandat arrangemang av binära eller till och med flerelements övergångsmetaller. Elektrodmaterialet innehåller ett stort antal oordnade laddningar, som effektivt kan undertrycka ovanstående spänningsplattform och förbättra energiomvandlingseffektiviteten. Yabuuchi et al.[11]använde Na2CO3, (MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O och MnCO3 som råmaterial. En reaktion i fast tillstånd utfördes vid 900 grader under 12 timmar för att erhålla en binär oordnad P2-fas Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2-elektrodmaterial med Mg fast lösning. De fann att vid en strömtäthet på 10 mA/g var den initiala specifika kapaciteten för det preparerade P2-fas Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2 katodmaterialet ungefär 150 mAh/g[11]. Något lägre än den specifika kapaciteten för Na2/3MnO2 (184 mAh/g). Bruce et al.[12] fann att även om det förekom en elektrokemisk reaktion av gittersyre i P2-fasen Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2, observerades ingen syreutfällning. Det visar att introduktionen av Mg förbättrar cykelns reversibilitet och den reversibla specifika kapaciteten hos materialet. Men under laddnings- och urladdningsprocessen är den mikroskopiska elektrokemiska reaktionsmekanismen för gittersyren i detta system fortfarande oklar, och mekanismen genom vilken Mg fast lösning förbättrar systemets stabilitet är också oklar.

Därför tar detta arbete P2-fasen Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 som forskningsobjekt och antar den första principens beräkningsmetod för densitetsfunktionella teorin (DFT). En systematisk studie av den elektrokemiska aktiviteten och strukturella stabiliteten av urladdningsprestanda för Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 katodmaterial med fast lösning av Mg-joner utfördes. För att klargöra den mikroskopiska mekanismen hos elektrodmaterial i elektrokemiska reaktioner i mikroskala av elektroner och atomer, kommer den att ge en referens för förståelse av elektrokemiska processer och design av nya material.

1 Beräkningsmetod

Beräkningarna i detta arbete är baserade på planvågsbaserad mjukvara VASP-paketet[13,14] av densitetsfunktionella teorin. Den additiva planvågsmetoden används[15], och utbytekorrelationsfunktionen är den generaliserade gradientapproximationen (GGA) i form av Perdew-Burker-Ernzerhof[13,16]. Hubbard-parametern U introduceras för att korrigera d-elektronerna i Mn, och det effektiva U-värdet är 3,9 eV[17,18]. Gränsenergin för den nedre planvågen är 600 eV. När jonrelaxationen är klar är krafterna på alla atomer mindre än 0.1 eV·nm-1. Vid optimering av kristallstrukturen används en 3×3×1 (72 atomer) supercellstruktur, gitterkonstanten är 0.874 nm×0.874 nm×1.056 nm, och k- punktnätet för Brillouin-zonen är 3×3× 3[19]. Den frusna fononmetoden användes för att beräkna gittervibrationsspektrumet i Phonopys mjukvarupaket. För att undvika påverkan av periodiska randvillkor användes en 3×3×1 supercellstruktur för att beräkna kraftkonstanterna och fononspektra för P2-fas NaMnO2 och Na[Mg0.33Mn0.67]O2. Punktladdnings-Coulomb-modellen används för att snabbt beräkna jonupptagningen av denatriumstrukturen, och Na-ockupationskonfigurationen med den lägsta Coulomb-energin väljs för mer exakta beräkningar av första principerna[20]. Urladdningsspänningen för elektrodmaterialet kan uttryckas som[20]:

$V=-\frac{G(\text{N}{{\text{a}}_{{{x}_{2}}}}\text{M }{{\text{O}}_{2}})-G(\text{N}{{\text{a}}_{{{x}_ {1}}}}\text{M}{{\text{O}}_{2}})-({{x}_{2}}-{{x}{ {16}}{1}})G(\text{Na})}{({{x}_{2}}-{{x}_{1}}){{ e}^{-}}}$

Där G är den totala energin för motsvarande system och e- är elementladdningen[21].

2 Resultat och diskussion

2.1 Mikrostrukturella egenskaper och strukturell 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 kommer Mg, Na och Mn att bilda ett oordnat arrangemang av katjoner. Som visas i figur 1(A), är staplingssättet för gittersyre ABBA..., Mg respektive Mn upptar de oktaedriska platserna mellan syre-AB-lagren, och Na upptar de triangulära prismaställena mellan syre-AA- och BB-lagren[ 25,26]. Som visas i figur 1(B) finns det ett bikakearrangemang av Mg och Mn i övergångsmetallskiktet[27], vilket liknar arrangemanget mellan Li och Mn i litiumrika föreningar[28]. [MgO6]-oktaedern är arrangerad med 6 [MnO6]-oktaeder som delar kanter[29,30]. I alkalimetallskiktet av Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2-strukturen finns det två gitterställen för natriumjoner. Den ena är anordnad med de övre och nedre lagren av [MgO6] eller [MnO6] oktaedrar som delar kanter. Den andra är i samma plan anordnad med övre och nedre skikt av [MgO6] eller [MnO6] oktaedrar.

Fig. 1 Schematiskt diagram av P2-Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2

I strukturer med olika natriumjoninnehåll påverkas natriumjoner av Coulomb-interaktionen mellan Mn och Mg i övergångsmetallskiktet och Na-joner i alkalimetallskiktet, vilket visar två olika ockupationslägen. Därför använder detta arbete först Coulomb-modellen för att snabbt sålla bort P2-fasen Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2-konfiguration med den lägsta Coulomb-energin. För att verifiera rationaliteten beräknade och simulerade vi XRD-mönstren för dessa screenade konfigurationer och jämförde dem med de uppmätta resultaten[11]. Resultaten visas i figur 2. De beräknade (016) och (110) är något förskjutna åt höger jämfört med den experimentella karakteriseringen, vilket främst beror på förekomsten av amorfa och defekta strukturer i vissa kristallplan av de experimentellt preparerade materialen . Strukturen för beräkningsmodellen är en perfekt kristallstruktur, så det finns en viss avvikelse mellan XRD-breddningen och toppintensiteten för beräkningssimuleringen och de experimentella resultaten. Dessutom finns det ett arrangemang av Na-joner i dessa två kristallplan, och införandet och lösgörandet av Na-joner är en annan möjlig orsak till förskjutningen av motsvarande topppositioner. Efter att ha övervägt ovanstående effekter, överensstämmer toppformen och intensiteten av den simulerade XRD med de experimentella resultaten, och den konstruerade modellen kan reproducera den mikrostrukturella informationen i experimentet, vilket indikerar att den teoretiskt screenade strukturen är relativt exakt och tillförlitlig[31,32 ].

Fig. 2 Jämförelse av beräknade och experimentella XRD-mönster av Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2

För att studera effekten av Mg fast lösning på strukturell stabilitet använde vi första principer kombinerade med "fryst fononmetoden" för att beräkna gittervibrationsspektra för P{{0}}NaMnO2 och P{{2} }Na[Mg0.33Mn{{10}}.67]O2. Som visas i figur 3 har innehavarvågen ingen imaginär frekvens i hela Brillouin-zonen, vilket indikerar att P2-Na[Mg0.33Mn0.67]O2 har dynamisk stabilitet. Genom att jämföra fononspektra för de två materialen, fann man att Mg-dopning inte signifikant förändrade vibrationsfrekvensområdet och hade liten inverkan på gittervibrationen. Den Mg-dopade strukturen visade också god dynamisk stabilitet. Dessutom har Bruce et al. framgångsrikt framställd P2-fas Na[Mg0.33Mn0.67]O2 med Mg fast lösning, vilket ytterligare visade att materialet har ytterligare termodynamisk stabilitet. Därför är det inte svårt att se att P2-Na[Mg0.33Mn0.67]O2 har god strukturell stabilitet.

Fig. 3 Fonondispersionskurvor för (A) NaMnO2 och (B) Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2

2.2 Analys av elektrokemiska egenskaper hos P2-fas Nax[Mg1/3Mn2/3]O2

För att studera effekten av Mg-dopning på materials elektrokemiska egenskaper, beräknade vi urladdningsspänningen för Mg fast lösningsstruktur P{{0}}Nax[Mg0.33Mn{{7} }.67]02 (Figur 4). Koncentrationsintervallet för Na-joner bestäms experimentellt, det vill säga 0.11 Mindre än eller lika med x Mindre än eller lika med 0.66[11]. Figur 4(A) visar strukturen förändringar under urladdningsprocessen, och dess motsvarande spänning (Figur 4(B)) omfattar huvudsakligen tre plattformar: 3,4, 2,9 och 2,1 V. Den förutspådda teoretiska kapaciteten är 152 mAh/g, vilket i princip överensstämmer med de experimentella resultaten[11] . Urladdningsspänningskurvan beräknad från de första principerna är något högre än det faktiska uppmätta resultatet. Huvudskälet är att den första principberäkningen ignorerar påverkan av experimentella mätförhållanden, såsom elektrolyt, litiumjonkonduktivitet experimentell mättemperatur, etc. Vår tidigare forskning visade[33]att även om den beräknade urladdningskurvan är högre än den experimentellt uppmätta kurvan är den övergripande förändringstrenden konsekvent. Därför kan det anses att spänningen för Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 under hela urladdningsprocessen överensstämmer med de experimentella resultaten[12,20]. När 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-beräknade strukturella förändringar och (B) urladdningsspänningskurva för P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 under urladdning

Under idealiska omständigheter är valenstillstånden för Mg och Mn i Na2/3[Mg0.33Mn0.67]O2 +2 respektive +4 och kan inte fortsätta att oxideras till högre valenstillstånd. Därför finns det ingen katjonelektrokemisk aktivitet i systemet, och laddnings- och urladdningsprocessen för materialet är en anjonelektrokemisk reaktion. I Na0.67MnO2 är det initiala valenstillståndet för Mn-joner +3.33. Under laddningsprocessen kan Mn-joner överföra 0.67 elektroner utåt för att nå en stabil valens på +4. Vid denna tidpunkt har allt Na+ frigjorts, och gittersyren har aldrig deltagit i den elektrokemiska reaktionen[34]. Därför uppträder laddnings- och urladdningsprocessen av Na0.67MnO2 som en katjonisk elektrokemisk reaktion. Många studier har visat att när antalet elektroner som förloras av gittersyre är mindre än 0.33, har den anjoniska elektrokemiska reaktionen god reversibilitet[11-12,28]. Den överdrivna oxidationen av syreanjoner (antalet förlorade elektroner är större än 0.33) gör att syreets elektronkonfiguration avviker från den stabila åttakopplarregeln, vilket resulterar i en irreversibel transformationsreaktion och bildandet av en OO bindning. Det kan till och med leda till syreutveckling och irreversibel laddning och urladdning av elektrodstrukturen[27,35]. I Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2, om gränstillståndet för laddningsförlust beaktas. Det vill säga när Na-joner frigörs helt för att bilda Na0[Mg{{40}}.33Mn0.67]O2-strukturen, bibehåller Mg och Mn alltid {{ 45}} och +4 valenser. O-anjonen oxideras till -1.67 valens och förlorar 0.33 elektroner, vilket är lägre än gränsen för den irreversibla anjonens elektrokemiska reaktion. Därför, i hela laddningsreaktionen av Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2, behöver inte gittersyren omorganiseras rumsligt, och den elektrokemiska reaktionen är reversibel. Införandet av Mg2+ bibehåller inte bara den reversibla specifika kapaciteten, utan ökar också materialets energitäthet genom att öka urladdningsspänningen.

För att bevisa den elektrokemiska aktiviteten av syre i Nax[Mg{{0}}.33Mn0.67]O2-materialet under urladdningsprocessen, beräknade vi den elektroniska densiteten av tillstånd (Figur 5) för initial och materialets slutliga utsläppsstrukturer. Det visade sig att under urladdningsprocessen inbäddades Na-joner gradvis, det totala antalet elektroner i systemet ökade och Fermi-nivån flyttade till en högre energinivå. Antalet hål i O2p-banan minskar gradvis, vilket indikerar att elektronerna som kommer in i systemet överförs till de tomma banorna av gittersyre, och gittersyren reduceras. Under urladdningsprocessen av elektrodmaterialet deltar gittersyren i den elektrokemiska reaktionen av anjoner. Vid denna tidpunkt finns det nästan ingen förändring i Mn-d orbitalelektronerna, och det finns ingen laddningsöverföring, det vill säga valenstillståndet för Mn förändras inte under urladdningsprocessen, vilket bevisar att Mn inte är elektrokemiskt aktiv[12, 36]. Under urladdningsprocessen av P2-NaxMnO2 fortsätter emellertid elektroner att fylla de högenergirika Mn- och O-tomma orbitaler, vilket indikerar att både Mn och O är elektrokemiskt aktiva och är en typisk elektrokemisk reaktion där anjoner och katjoner samarbetar .

Fig. 5 Elektronisk densitet av tillstånden för (A) P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 och (B) P2-NaxMnO2 under olika Na joninnehåll under urladdning

PDOS: projicerad densitet av stater

En konsekvent slutsats kan dras genom laddningspopulationsanalys (Figur 6). Under urladdningsprocessen av Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 förändras laddningsmängden Mn-joner i princip inte, så den deltar inte i den elektrokemiska reaktionen; i processen att öka Na-innehållet från 0.11 till 0.66, erhölls O-jonerna omkring 0.2e-. Betydande laddningsfyllning inträffade, vilket visade anjonisk elektrokemisk aktivitet[37]. Genom laddningspopulationsanalysen av P2-NaxMnO2 fann man att när Na-halten ökar deltar Mn och O gemensamt i den elektrokemiska reaktionen. Detta resultat överensstämmer med analysen av elektronisk densitet av tillstånd. Det är bevisat att den fasta lösningen av Mg ändrar den elektrokemiska reaktionsmekanismen i systemet från anjon- och katjonkooperativ elektrokemisk reaktion till en reversibel anjonelektrokemisk reaktion, och denna process påverkar inte materialets laddnings- och urladdningsreversibilitet.

Fig. 6 Laddningsanalys av (A) Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 och (B) P2-NaxMnO2 under olika natriumjoninnehåll

3 Slutsats

Denna studie använde första principberäkningar för att systematiskt studera de mikrostrukturella egenskaperna, kinetisk stabilitet och elektrokemisk aktivitet hos Mg2+ fast lösning P2-fasen Nax[Mg1/3Mn2/3]O2. Införandet av Mg2+ ändrar den elektrokemiska reaktionstypen för materialet från den anjoniska och katjoniska kooperativa elektrokemiska reaktionen av NaxMnO2 till den reversibla anjoniska elektrokemiska reaktionen av Nax[Mg{{10}}.33Mn{ {16}}.67]O2. När O-anjonen i P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 deltar i den elektrokemiska reaktionen är laddningsförstärkningen och förlustintervallet mindre än 0,33, vilket har bra reversibilitet. Införandet av Mg2+ ökar inte bara urladdningsspänningen för materialet, utan bibehåller också den reversibla specifika kapaciteten hos materialet och ökar i slutändan materialets energitäthet.

I natriumjonelektrodmaterial är införandet av alkaliska jordartsmetaller i övergångsmetallskiktet för katjonisk fast lösning en ny strategi för optimering av materialprestanda. Dess grundläggande mekanism är att utlösa anjonernas elektrokemiska aktivitet genom att offra katjonernas elektrokemiska aktivitet, ändra materialets elektrokemiska reaktionsmekanism, öka urladdningsspänningen och slutligen optimera materialets energitäthet. Denna strategi ger inte bara en ny metod för design av elektrodmaterial för natriumjonbatterier, utan ger också nya idéer för optimering och utforskning av andra jonbatterier.

Referenser

[1] HU YING-YING, WEN ZHAO-YIN, RUI-KUN, et al. Toppmodern forskning och utvecklingsstatus för natriumbatterier. Energy Storage Science and Technology, 2013,2(2):81-90.

[2] SHEN GUAN-YE, LI CHEN, XU BING-LIANG, et al. Ekonomisk allokering för energilagringssystem med tanke på vindkraft. Journal of Northeast Electric Power University, 2018,38(4):27-34.

[3] MA CHAO, ZHAO XIAO-LIN, KANG LI-TAO, et al. Icke-konjugerade dikarboxylatanodmaterial för elektrokemiska celler. Angew. Chem. Int. Ed., 2018,57(29):8865-8870.

[4] RICHARDS WD, DACEK ST, KITCHAEV DA, et al. Fluorering av litium-överskott av övergångsmetalloxidkatodmaterial. Advanced Energy Materials, 2018,8(5):1701533.

[5] XIANG XING-DE, ZHANG KAI, CHEN JUN. Nya framsteg och framtidsutsikter för katodmaterial för natriumjonbatterier. Adv. Mater., 2015,27(36):5343-5364.

[6] MA CHAO, ZHAO XIAO-LIN, HARRIS MM, et al. Urinsyra som en elektrokemiskt aktiv förening för natriumjonbatterier: stegvisa Na+-lagringsmekanismer för π-konjugering och stabiliserad kolanjon. ACS Applied Materials & Interfaces, 2017,9(39):33934-33940.

[7] LEE DH, XU JING, MENG Y S. En avancerad katod för Na-jonbatterier med hög hastighet och utmärkt strukturell stabilitet. Phys. Chem. Chem. Phys., 2013,15(9):3304-3312.

[8] KUBOTA K, YABUUCHI N, YOSHIDA H, et al. Skiktade oxider som positiva elektrodmaterial för Na-jonbatterier. MRS Bulletin, 2014,39(5):416-422.

[9] CLÉMENT RJ, BRUCE PG, GREY C P. Review—manganbaserade P2--typ övergångsmetalloxider som natriumjonbatteri-katodmaterial. Journal of the Electrochemical Society, 2015,162(14):A2589-A2604.

[10] BERTHELOT R, CARLIER D, DELMAS C. Elektrokemisk undersökning av fasdiagrammet P2-NaxCoO2. Nat. Mater., 2011,10(1):74-80.

[11] YABUUCHI N, HARA R, KUBOTA K, et al. Ett nytt elektrodmaterial för uppladdningsbara natriumbatterier: P2-typ Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2 med onormalt hög reversibel kapacitet. J. Mater. Chem. A, 2014,2(40):16851-16855.

[12] MAITRA U, HOUSE RA, SOMERVILLE JW, et al. Syreredoxkemi utan överskott av alkalimetalljoner i Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2. Nat. Chem., 2018,10(3):288-295.

[13] GUO SHAO-HUA, SUN YANG, YI JIN, et al. Förstå natriumjondiffusion i skiktade P2- och P3-oxider via experiment och första principberäkningar: en brygga mellan kristallstruktur och elektrokemisk prestanda. NPG Asia Materials, 2016,8:e266.

[14] JI HUI-WEI, KITCHAEV DA, LUN ZHANG-YAN, et al. Beräkningsundersökning och experimentell realisering av oordnade högkapacitets Li-jonkatoder baserade på Ni-redox. Chemistry of Materials, 2019,31(7):2431-2442.

[15] LEE J, URBAN A, LI XIN, et al. Låser upp potentialen hos katjonstörda oxider för uppladdningsbara litiumbatterier. Science, 2014,343(6170):519-522.

[16] URBAN A, LEE J, CEDER G. Konfigurationsutrymmet för oxider av bergsalttyp för högkapacitets litiumbatterielektroder. Advanced Energy Materials, 2014,4(13):1400478.

[17] CHAKRABORTY A, DIXIT M, AURBACH D, et al. Förutsäga exakta katodegenskaper för skiktade oxidmaterial med hjälp av SCAN meta-GGA densitetsfunktion. npj Computational Materials, 2018,4:60.

[18] URBAN A, ABDELLAHI A, DACEK S, et al. Elektronisk struktur ursprung för katjonstörning i övergångsmetalloxider. Phys. Rev. Lett., 2017,119(17):176402.

[19] ASSAT G, TARASCON J M. Grundläggande förståelse och praktiska utmaningar för anjonisk redoxaktivitet i Li-jonbatterier. Nature Energy, 2018,3(5):373-386.

[20] YABUUCHI N, NAKAYAMA M, TAKEUCHI M, et al. Ursprung till stabilisering och destabilisering i solid state redoxreaktion av oxidjoner för litiumjonbatterier. Nat. Commun., 2016,7:13814.

[21] SANNYAL A, AHN Y, JANG J. Studie av första principerna om tvådimensionell siligen (2D SiGe) som anodmaterial i ett alkalimetalljonbatteri. Computational Materials Science, 2019,165:121-128.

[22] LI HONG, HU YONG-SHENG, PAN HUI-LIN, et al. Forskningsframsteg om elektrodmaterialstruktur hos rumstemperatur natriumjonlagringsbatteri. 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 katjonstörd elektrod för höghastighetssymmetriska uppladdningsbara natriumjonbatterier. Nat. Commun., 2015,6:6954.

[24] WANG QIN-CHAO, MENG JING-KE, YUE XIN-YANG, et al. Tuning av P2-strukturerat katodmaterial genom Na-site Mg-ersättning för Na-jonbatterier. J. Am. Chem. Soc., 2019,141(2):840-848.

[25] MENDIBOURD A, DELMAS C, HAGENMULLER C. Elektrokemisk interkalering och deinterkalering av NaxMnO2-brons. Academic Press, 1985,57(3):323-331.

[26] SOMERVILLE JW, SOBKOWIAK A, TAPIA-RUIZ N, et al. Typ av "Z"-fas i skiktade Na-jonbatterikatoder. Energy & Environmental Science, 2019,12(7):2223-2232.

[27] QU JIE, WANG DONG, YANG ZU-GUANG, et al. Jon-doping-plats-variation-inducerad sammansatt katodjustering: en fallstudie av lager-tunnel Na0.6MnO2 med Mg2+-dopning vid Na/Mn-ställe. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019,11(30):26938-26945.

[28] SATO T, SATO K, ZHAO WEN-WEN, et al. Metastabila och katjonstörda oxider av nanostorlek av stensalttyp: återbesök av stökiometrisk LiMnO2 och NaMnO2. Journal of Materials Chemistry A, 2018,6(28):13943-13951.

[29] GUIGNARD M, DELMAS C. Använda ett batteri för att syntetisera nya vanadinoxider. Chemistry Select, 2017,2(20):5800-5804.

[30] WANG PENG-FEI, YAO HU-RONG, LIU XIN-YU, , et al. Na+/ vakansstörning lovar höghastighets Na-jonbatterier. Science Advances, 2018, 4(3): ear6018.

[31] KIM H, KIM DJ, SEO DH, et al. Ab initio studie av natriuminterkalation och mellanfaser i Na0.44MnO2 för natriumjonbatteri. Chemistry of Materials, 2012,24(6):1205-1211.

[32] LI XIN, MA XIAO-HUA, SU DONG, et al. Direkt visualisering av Jahn-Teller-effekten kopplad till Na-ordning i Na5/8MnO2. Nat. Mater., 2014,13(6):586-592.

[33] WANG YOUWEI, WANG JUNKAI, ZHAO XIAOLIN, et al. Minska laddningsöverpotentialen för Li-O2-batterier genom bandjustering av katoddesign. Energy & Environmental Science, 2020,13(8):2540-2548.

[34] ZHENG C, RADHAKRISHNAN B, CHU IH, et al. Effekter av övergångsmetallblandning på Na-ordning och kinetikinlagda P2-oxider. Physical Review Applied, 2017,7(6):064003.

[35] LUN ZHENG-YAN, OUYANG B, CAI ZI-JIAN, et al. Designprinciper för högkapacitets Mn-baserade katjonstörda bergsaltkatoder. Chem, 2020,6(1):153-168.

[36] SEO DH, LEE J, URBAN A, et al. Det strukturella och kemiska ursprunget för syreredoxaktiviteten i skiktade och katjonstörda Li-överskotts katodmaterial. Nat. Chem., 2016,8(7):692-697.

[37] BAI QIANG, YANG LU-FENG, CHEN HAI-LONG, et al. Beräkningsstudier av elektrodmaterial i natriumjonbatterier. Advanced Energy Materials, 2018,8(17):1702998.