Published January 16, 2024
| Version v1
Publication
Open
Bimetal‐Substituted Polyanion Cathode for Sodium‐Ion Batteries: Less Vanadium and Boosted Low‐Temperature Kinetics
Creators
- 1. Guangdong University of Technology
- 2. Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials
- 3. University of Science and Technology of China
- 4. National University of Sciences and Technology
- 5. Liaocheng University
Description
Sodium‐ion batteries (SIBs) have emerged as an attractive alternative for large‐scale energy storage due to their low cost and high safety. The selection of cathode materials, which determine SIB performance, becomes a crucial aspect. Vanadium‐based phosphates are known for their multielectron transfer properties and stable structure, but their intrinsic electronic conductivity is limited. In this regard, bimetallic substitution is an excellent modification method for improving the conductivity property. Herein, a novel Na 4 VMn 0.7 Ni 0.3 (PO 4 ) 3 @C (NVMNP@C) cathode with less vanadium is designed for SIBs, which exhibits outstanding electrochemical performance at 25 °C, delivering rate capacity of 67 mA h g −1 at 3 A g −1 , and long‐term cyclability of remaining 74.6% after 4800 cycles at 2 A g −1 . Furthermore, excellent low‐temperature adaptability (82 mA h g −1 at 20 mA g −1 , 60 mA h g −1 at 400 mA g −1 , and 90.4% capacity retention after 230 cycles at 100 mA g −1 ) at −40 °C is also achieved. This unique work has broken a feasible pathway for high‐performance SIB cathode at low temperature.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ظهرت بطاريات أيونات الصوديوم (SIBs) كبديل جذاب لتخزين الطاقة على نطاق واسع بسبب انخفاض تكلفتها وسلامتها العالية. يصبح اختيار مواد الكاثود، التي تحدد أداء SIB، جانبًا حاسمًا. تشتهر الفوسفاتات القائمة على الفاناديوم بخصائص نقلها متعدد الإلكترونات وهيكلها المستقر، لكن موصليةها الإلكترونية الجوهرية محدودة. في هذا الصدد، يعد الاستبدال ثنائي المعدن طريقة تعديل ممتازة لتحسين خاصية الموصلية. هنا، تم تصميم كاثود Na 4 VMn 0.7 Ni 0.3 (PO 4 ) 3 @C (NVMNP@C) الجديد مع فاناديوم أقل لـ SIBs، والذي يُظهر أداءً كهروكيميائيًا متميزًا عند 25 درجة مئوية، مما يوفر قدرة معدل 67 مللي أمبير في الساعة −1 عند 3 أمبير في الساعة −1 ، وقابلية دوران طويلةالأجل بنسبة 74.6 ٪ متبقية بعد 4800 دورة عند 2 أمبير في الساعة −1 . علاوة على ذلك، يتم أيضًا تحقيق قدرة ممتازة على التكيف مع درجات الحرارة المنخفضة (82 مللي أمبير في الساعة -1 عند 20 مللي أمبير في الساعة -1، و 60 مللي أمبير في الساعة -1 عند 400 مللي أمبير في الساعة -1 ، و 90.4 ٪ من الاحتفاظ بالسعة بعد 230 دورة عند 100 مللي أمبير في الساعة - 1 ) عند -40 درجة مئوية. لقد كسر هذا العمل الفريد مسارًا ممكنًا لكاثود SIB عاليالأداء عند درجة حرارة منخفضة.Translated Description (French)
Les batteriessodium-ion (SIB) sont apparues comme une alternative attrayante pour le stockage d'énergie à grandeéchelle en raison de leur faible coût et de leur sécurité élevée. La sélection des matériaux cathodiques, qui déterminent les performances du SIB, devient un aspect crucial. Les phosphates àbase de vanadium sont connus pour leurs propriétés de transfert à plusieurs électrons et leur structure stable, mais leur conductivité électronique intrinsèque est limitée. À cet égard, la substitution bimétallique est une excellente méthode de modification pour améliorer la propriété de conductivité. Ici, une nouvelle cathode Na 4 VMn 0,7 Ni 0,3 (PO 4 ) 3 @C (NVMNP @C) avec moins de vanadium est conçue pour les SIB, qui présente des performances électrochimiques exceptionnelles à 25 °C, une capacité de débit de 67 mA h g −1 à 3 A g −1 et une cyclabilité à longterme de 74,6 % restante après 4800 cycles à 2 A g −1 . En outre, une excellente adaptabilité à basse température (82 mA h g −1 à 20 mA g −1 , 60 mA h g −1 à 400 mA g −1 et 90,4 % de rétention de capacité après 230 cycles à 100 mA g −1 ) à −40 °C est également obtenue. Ce travail unique a brisé une voie réalisable pour une cathode SIB hauteperformance à basse température.Translated Description (Spanish)
Las baterías deiones de sodio (SIB) han surgido como una alternativa atractiva para el almacenamiento de energía a granescala debido a su bajo costo y alta seguridad. La selección de los materiales del cátodo, que determinan el rendimiento del SIB, se convierte en un aspecto crucial. Los fosfatos abase de vanadio son conocidos por sus propiedades de transferencia multielectrónica y su estructura estable, pero su conductividad electrónica intrínseca es limitada. En este sentido, la sustitución bimetálica es un excelente método de modificación para mejorar la propiedad de conductividad. En la presente, se diseña un nuevo cátodo de Na 4 VMn 0,7 Ni 0,3 (PO 4 ) 3 @C (NVMNP @C) con menos vanadio para SIBS, que exhibe un rendimiento electroquímico sobresaliente a 25 °C, con una capacidad de velocidad de 67 mA h g −1 a 3 A g −1 y una ciclabilidad a largoplazo del 74,6% restante después de 4800 ciclos a 2 A g −1 . Además, también se logra una excelente adaptabilidad a bajatemperatura (82 mA h g −1 a 20 mA g −1 , 60 mA h g −1 a 400 mA g −1 y 90.4% de retención de capacidad después de 230 ciclos a 100 mA g −1 ) a -40 °C. Este trabajo único ha abierto una vía factible para el cátodo SIB de altorendimiento a baja temperatura.Files
sstr.202300369.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f7806ab0e966acf7dafbfd95eadafd1c
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- كاثود بوليانيونمستبدل ثنائي المعدن لبطاريات أيون الصوديوم: حركية أقل للفاناديوم ودرجة حرارة منخفضة معززة
- Translated title (French)
- Cathode aupolyanion à substitution bimétallique pour batteriessodium-ion : moins de vanadium et cinétique améliorée à basse température
- Translated title (Spanish)
- Cátodo de polianión bimetálico sustituido para baterías deiones de sodio: menos vanadio y cinética de bajatemperatura potenciada
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4390953154
- DOI
- 10.1002/sstr.202300369
References
- https://openalex.org/W2134749111
- https://openalex.org/W2811362718
- https://openalex.org/W2995416296
- https://openalex.org/W3043988041
- https://openalex.org/W3086035480
- https://openalex.org/W3087286257
- https://openalex.org/W3092967925
- https://openalex.org/W3096543540
- https://openalex.org/W3128809772
- https://openalex.org/W3146364417
- https://openalex.org/W3173734531
- https://openalex.org/W3186396051
- https://openalex.org/W3202767097
- https://openalex.org/W4200341238
- https://openalex.org/W4200471511
- https://openalex.org/W4200564898
- https://openalex.org/W4210789658
- https://openalex.org/W4226077317
- https://openalex.org/W4283373235
- https://openalex.org/W4291018709
- https://openalex.org/W4292722075
- https://openalex.org/W4293150066
- https://openalex.org/W4310113053
- https://openalex.org/W4313237226
- https://openalex.org/W4323341700
- https://openalex.org/W4353096218
- https://openalex.org/W4378647418
- https://openalex.org/W4381851074