Published February 23, 2024
| Version v1
Publication
Open
Insights into the Jahn‐Teller Effect in Layered Oxide Cathode Materials for Potassium‐Ion Batteries
Creators
- 1. University of Macau
- 2. University of East Anglia
- 3. Trường ĐH Nguyễn Tất Thành
- 4. Hebei University of Technology
Description
Abstract Potassium‐ion batteries (PIBs) have attracted increasing interest as promising alternatives to lithium‐ion batteries (LIBs) in large‐scale electrical energy storage systems due to the potential price advantages, abundant availability of potassium resources, and low standard redox potential of potassium. However, the pursuit of suitable cathode materials that exhibit desirable characteristics such as voltage platforms, high capacity, and long cycling stability is of utmost importance. Recently, layered transition‐metal oxides for PIBs offer great potential due to their high theoretical capacity, suitable voltage range, and eco‐friendliness. Nevertheless, the progress of K x MO 2 cathodes in PIBs faces obstacles due to the detrimental effects of structural disorder and irreversible phase transitions caused by the Jahn‐Teller effect. This review provides a brief description of the origin and mechanism of the Jahn‐Teller effect, accompanied by the proposed principles to mitigate this phenomenon. In particular, the current status of K x MO 2 cathodes for PIBs, is summarized highlighting the challenges posed by the Jahn‐Teller effect. Furthermore, promising strategies, such as composition modulation, synthesis approaches, and surface modification, are proposed to alleviate and suppress the Jahn‐Teller effect. These strategies offer valuable insights into the prospects of innovative cathode materials and provide a foundation for future research in the field of PIBs.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
جذبت بطاريات أيونات البوتاسيوم المجردة (PIBs) اهتمامًا متزايدًا كبدائل واعدة لبطاريات أيونات الليثيوم (LIBs) في أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية واسعة النطاق بسبب مزايا السعر المحتملة، والتوافر الوفير لموارد البوتاسيوم، وانخفاض احتمالية الأكسدة القياسية للبوتاسيوم. ومع ذلك، فإن السعي وراء مواد الكاثود المناسبة التي تظهر خصائص مرغوبة مثل منصات الجهد، والسعة العالية، واستقرار الدورة الطويلة أمر بالغ الأهمية. في الآونة الأخيرة، توفر أكاسيد المعادن الانتقالية متعددة الطبقات لـ PIBs إمكانات كبيرة بسبب قدرتها النظرية العالية، ونطاق الجهد المناسب، والود البيئي. ومع ذلك، فإن تقدم كاثودات K x MO 2 في PIBs يواجه عقبات بسبب الآثار الضارة للاضطراب الهيكلي وانتقالات الطور التي لا رجعة فيها الناجمة عن تأثير Jahn-Teller. تقدم هذه المراجعة وصفًا موجزًا لأصل وآلية تأثير جان تيلر، مصحوبة بالمبادئ المقترحة للتخفيف من هذه الظاهرة. على وجه الخصوص، يتم تلخيص الوضع الحالي لكاثودات K x MO 2 لـ PIBs، مع تسليط الضوء على التحديات التي يفرضها تأثير Jahn-Teller. علاوة على ذلك، يتم اقتراح استراتيجيات واعدة، مثل تعديل التكوين، ونهج التوليف، وتعديل السطح، للتخفيف من تأثير Jahn-Teller وقمعه. تقدم هذه الاستراتيجيات رؤى قيمة حول آفاق مواد الكاثود المبتكرة وتوفر أساسًا للبحث المستقبلي في مجال PIBs.Translated Description (French)
Les batteries au potassium-ion (PIB) ont suscité un intérêt croissant en tant qu'alternatives prometteuses aux batteries au lithium-ion (LIB) dans les systèmes de stockage d'énergie électrique à grande échelle en raison des avantages potentiels en termes de prix, de la disponibilité abondante des ressources en potassium et du faible potentiel redox standard du potassium. Cependant, la recherche de matériaux cathodiques appropriés qui présentent des caractéristiques souhaitables telles que des plates-formes de tension, une capacité élevée et une longue stabilité de cycle est de la plus haute importance. Récemment, les oxydes de métaux de transition stratifiés pour les PIB offrent un grand potentiel en raison de leur capacité théorique élevée, de leur plage de tension appropriée et de leur respect de l'environnement. Néanmoins, les progrès des cathodes K x MO 2 dans les PIB se heurtent à des obstacles en raison des effets néfastes des désordres structurels et des transitions de phase irréversibles causés par l'effet Jahn-Teller. Cette revue fournit une brève description de l'origine et du mécanisme de l'effet Jahn-Teller, accompagnée des principes proposés pour atténuer ce phénomène. En particulier, l'état actuel des cathodes K x MO 2 pour les PIB est résumé en soulignant les défis posés par l'effet Jahn-Teller. En outre, des stratégies prometteuses, telles que la modulation de la composition, les approches de synthèse et la modification de la surface, sont proposées pour atténuer et supprimer l'effet Jahn-Teller. Ces stratégies offrent des informations précieuses sur les perspectives des matériaux cathodiques innovants et constituent une base pour les recherches futures dans le domaine des PIB.Translated Description (Spanish)
Resumen Las baterías deiones de potasio (PIB) han atraído un creciente interés como alternativas prometedoras a las baterías deiones de litio (lib) en sistemas de almacenamiento de energía eléctrica a granescala debido a las ventajas potenciales de precio, la abundante disponibilidad de recursos de potasio y el bajo potencial redox estándar del potasio. Sin embargo, la búsqueda de materiales de cátodo adecuados que exhiban características deseables tales como plataformas de voltaje, alta capacidad y estabilidad de ciclo largo es de suma importancia. Recientemente, los óxidos demetales de transición en capas para PIB ofrecen un gran potencial debido a su alta capacidad teórica, rango de voltaje adecuado y respeto por el medioambiente. Sin embargo, el progreso de los cátodos K x MO 2 en los PIB enfrenta obstáculos debido a los efectos perjudiciales del trastorno estructural y las transiciones de fase irreversibles causadas por el efecto Jahn-Teller. Esta revisión proporciona una breve descripción del origen y el mecanismo del efecto Jahn-Teller, acompañada de los principios propuestos para mitigar este fenómeno. En particular, se resume el estado actual de los cátodos K x MO 2 para PIBs, destacando los desafíos planteados por el efecto Jahn-Teller. Además, se proponen estrategias prometedoras, como la modulación de la composición, los enfoques de síntesis y la modificación de la superficie, para aliviar y suprimir el efecto Jahn-Teller. Estas estrategias ofrecen información valiosa sobre las perspectivas de materiales catódicos innovadores y proporcionan una base para futuras investigaciones en el campo de los PIB.Files
aenm.202400461.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:2ec9669589a649d3d8298fffdbd6d16b
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- رؤى حول تأثير Jahn-Teller في مواد كاثود أكسيد الطبقات لبطاريات أيون البوتاسيوم
- Translated title (French)
- Aperçu de l'effet Jahn-Teller dans les matériaux de cathode à oxyde stratifié pour lesbatteries potassium-ion
- Translated title (Spanish)
- Información sobre el efecto Jahn-Teller en materiales de cátodos de óxido en capas para baterías deiones de potasio
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4392104968
- DOI
- 10.1002/aenm.202400461
References
- https://openalex.org/W1952437027
- https://openalex.org/W1971611617
- https://openalex.org/W1974619679
- https://openalex.org/W1980032000
- https://openalex.org/W2077926092
- https://openalex.org/W2087806165
- https://openalex.org/W2196584013
- https://openalex.org/W2335892525
- https://openalex.org/W2510430915
- https://openalex.org/W2564505356
- https://openalex.org/W2587884986
- https://openalex.org/W2588926619
- https://openalex.org/W2743413516
- https://openalex.org/W2743473713
- https://openalex.org/W2788233812
- https://openalex.org/W2806057165
- https://openalex.org/W2807308022
- https://openalex.org/W2884550512
- https://openalex.org/W2887721549
- https://openalex.org/W2889018615
- https://openalex.org/W2889906639
- https://openalex.org/W2911574020
- https://openalex.org/W2915162184
- https://openalex.org/W2916252188
- https://openalex.org/W2926815853
- https://openalex.org/W2938841399
- https://openalex.org/W2941450847
- https://openalex.org/W2944021132
- https://openalex.org/W2946103356
- https://openalex.org/W2946205457
- https://openalex.org/W2954702723
- https://openalex.org/W2954924894
- https://openalex.org/W2957461833
- https://openalex.org/W2965449973
- https://openalex.org/W2969599417
- https://openalex.org/W2973002716
- https://openalex.org/W2973953368
- https://openalex.org/W2977543357
- https://openalex.org/W2977900971
- https://openalex.org/W2979844762
- https://openalex.org/W2981529841
- https://openalex.org/W2988051343
- https://openalex.org/W2989821573
- https://openalex.org/W2992024297
- https://openalex.org/W2997356402
- https://openalex.org/W2998849754
- https://openalex.org/W2999340876
- https://openalex.org/W3000487171
- https://openalex.org/W3002125017
- https://openalex.org/W3002672122
- https://openalex.org/W3006299988
- https://openalex.org/W3007535891
- https://openalex.org/W3013252775
- https://openalex.org/W3013523925
- https://openalex.org/W3014987704
- https://openalex.org/W3021964937
- https://openalex.org/W3026821339
- https://openalex.org/W3034249899
- https://openalex.org/W3038062302
- https://openalex.org/W3041679088
- https://openalex.org/W3043676137
- https://openalex.org/W3047944799
- https://openalex.org/W3089009797
- https://openalex.org/W3091622127
- https://openalex.org/W3110891775
- https://openalex.org/W3112195063
- https://openalex.org/W3113070379
- https://openalex.org/W3113917320
- https://openalex.org/W3120812003
- https://openalex.org/W3123356188
- https://openalex.org/W3126722313
- https://openalex.org/W3132326733
- https://openalex.org/W3139991979
- https://openalex.org/W3147444351
- https://openalex.org/W3152806894
- https://openalex.org/W3157121751
- https://openalex.org/W3169066670
- https://openalex.org/W3200779638
- https://openalex.org/W3205117031
- https://openalex.org/W3214698451
- https://openalex.org/W3216042956
- https://openalex.org/W4212896214
- https://openalex.org/W4213366856
- https://openalex.org/W4220708403
- https://openalex.org/W4220847984
- https://openalex.org/W4221096381
- https://openalex.org/W4224946877
- https://openalex.org/W4224997379
- https://openalex.org/W4229048467
- https://openalex.org/W4283393766
- https://openalex.org/W4283782357
- https://openalex.org/W4285107702
- https://openalex.org/W4293917518
- https://openalex.org/W4306250666
- https://openalex.org/W4307573942
- https://openalex.org/W4308908486
- https://openalex.org/W4311610031
- https://openalex.org/W4312113761
- https://openalex.org/W4321480168
- https://openalex.org/W4324032843
- https://openalex.org/W4376121180
- https://openalex.org/W4382343694
- https://openalex.org/W4386020262
- https://openalex.org/W4386475507