Sn掺杂NaNi1/3Fe1/3Mn1/3-xSnxO2正极材料制备及其电化学性能

摘要：

O3型NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2材料因兼具高容量特性和稳定的结构,已被认为是率先进入产业化的层状结构过渡金属氧化物正极材料之一.然而,该过渡金属氧化物正极材料的循环稳定性及倍率性能有待进一步提高.本工作制备一种Sn掺杂NaNi1/3Fe1/3Mn1/3-xSnxO2正极材料.结构表征发现,适量的Sn掺杂不改变NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2材料的R3m空间群O3型层状结构,同时Sn取代部分Mn可使层间距增大,增强Na+扩散能力,减少嵌/脱钠过程对结构的破坏,但会使TM—O键长收缩,从而增强过渡金属层的结构稳定性.TEM测试表明,Sn掺杂的NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2材料呈现出更完善的层状晶格结构,这在一定程度上抑制了晶格畸变.同时,Sn掺杂可提高正极材料的氧化还原反应可逆性,并可能减少有利相变P相的损失.电化学性能测试表明,当Sn掺杂计量比为0.02时的NaNi1/3Fe1/3Mn1/3-0.02Sn0.02O2材料电化学性能最佳.在2～4 V充放电区间下,0.2 C倍率电流首次放电比容量为139.1 mAh/g.在8 C倍率下放电比容量达110.5 mAh/g、200圈循环后的容量保持率为80.1％.本研究揭示了Sn的作用机理,对设计高倍率性能和高循环稳定性的正极材料具有一定普遍意义.

关键词：钠离子电池、NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2正极材料、Sn掺杂、层状结构过渡金属氧化物

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分类号：TQ152

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;上海市科技启明星计划

在线出版日期：2022-06-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1874-1882