Published March 25, 2021
| Version v1
Publication
Open
Effect of 3D Metal on Electrochemical Properties of Sodium Intercalation Cathode P2-NaxMe1/3Mn2/3O2 (M = Co, Ni, or Fe)
Creators
- 1. Vietnam National University Ho Chi Minh City
- 2. University of Maryland, College Park
- 3. Ho Chi Minh City University of Education
- 4. Shantou University
- 5. Indian Institute of Technology Delhi
Description
This research aims to evaluate the influence of different 3D metals (Fe, Co, and Ni) substituted to Mn on the electrochemical performance of P2-NaxMe1/3Mn2/3O2 material, which was synthesized by the coprecipitation process followed by calcination at high temperature. X-ray diffraction (XRD) results revealed that the synthesized Mn-rich materials possessed a P2-type structure with a negligible amount of oxide impurities. The materials possessed their typical cyclic voltammogram and charge-discharge profiles; indeed, a high reversible redox reaction was obtained by NaxCo1/3Mn2/3O2 sample. Both NaxCo1/3Mn2/3O2 and NaxFe1/3Mn2/3O2 provided a high specific capacity of above 140 mAh·g−1; however, the former showed better cycling performance with 83% capacity retention after 50 cycles at C/10 and high rate capability. Meanwhile, the Ni-sub NaxNi1/3Mn2/3O2 exhibited excellent cycling stability but a low specific capacity of 110 mAh·g−1 and inferior rate capability. The diffusion coefficient of Na+ ions into the structure tended to decrease with a depth of discharge; those values were in the range of 10−10–10−9 cm2·s−1 and 10−11–10−10 cm2·s−1 in the solid solution region and biphasic region, respectively.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يهدف هذا البحث إلى تقييم تأثير المعادن ثلاثية الأبعاد المختلفة (الحديد والكربون والنيكل) التي تم استبدالها بالمنغنيز على الأداء الكهروكيميائي لمادة P2 - NaxMe1/3Mn2/3O2، والتي تم تصنيعها بواسطة عملية الترسيب المشترك متبوعة بالكلس عند درجة حرارة عالية. كشفت نتائج حيود الأشعة السينية (XRD) أن المواد المصنعة الغنية بالمنغنيز تمتلك بنية من نوع P2 مع كمية ضئيلة من شوائب الأكسيد. امتلكت المواد صورتها الفولتية الدورية النموذجية وملامح تفريغ الشحنة ؛ في الواقع، تم الحصول على تفاعل أكسدة عكسية عالية بواسطة عينة NaxCo1/3Mn2/3O2. قدم كل من NaxCo1/3Mn2/3O2 و NaxFe1/3Mn2/3O2 قدرة محددة عالية تزيد عن 140 مللي أمبير في الساعة -1 ؛ ومع ذلك، أظهر الأول أداءً أفضل في ركوب الدراجات مع الاحتفاظ بقدرة 83 ٪ بعد 50 دورة عند C/10 وقدرة عالية المعدل. وفي الوقت نفسه، أظهر NaxNi1/3Mn2/3O2 الفرعي Ni استقرارًا ممتازًا في ركوب الدراجات ولكن بسعة محددة منخفضة تبلغ 110 مللي أمبير في الساعة -1 وقدرة معدل أدنى. يميل معامل انتشار أيونات الصوديوم في البنية إلى الانخفاض مع عمق التصريف ؛ كانت هذه القيم في حدود 10-10-10-9 سم2−1 و 10-11-10-10 سم2−1 في منطقة المحلول الصلب والمنطقة ثنائية الطور، على التوالي.Translated Description (French)
Cette recherche vise à évaluer l'influence de différents métaux 3D (Fe, Co et Ni) substitués à Mn sur la performance électrochimique du matériau P2-NaxMe1/3Mn2/3O2, qui a été synthétisé par le processus de coprécipitation suivi d'une calcination à haute température. Les résultats de la diffraction des rayons X (DRX) ont révélé que les matériaux synthétisés riches en Mn possédaient une structure de type P2 avec une quantité négligeable d'impuretés d'oxyde. Les matériaux possédaient leurs profils typiques de voltamogramme cyclique et de charge-décharge ; en effet, une réaction d'oxydoréduction réversible élevée a été obtenue par l'échantillon NaxCo1/3Mn2/3O2. NaxCo1/3Mn2/3O2 et NaxFe1/3Mn2/3O2 ont tous deux fourni une capacité spécifique élevée supérieure à 140 mAh·g−1 ; cependant, le premier a montré de meilleures performances de cyclage avec une rétention de capacité de 83 % après 50 cycles à C/10 et une capacité à débit élevé. Pendant ce temps, le Ni-sub NaxNi1/3Mn2/3O2 présentait une excellente stabilité de cycle mais une faible capacité spécifique de 110 mAh·g−1 et une capacité de vitesse inférieure. Le coefficient de diffusion des ions Na+ dans la structure avait tendance à diminuer avec une profondeur de décharge ; ces valeurs se situaient dans la plage de 10−10–10−9 cm2·s−1 et 10−11–10−10 cm2·s−1 dans la région de la solution solide et la région biphasique, respectivement.Translated Description (Spanish)
Esta investigación tiene como objetivo evaluar la influencia de diferentes metales 3D (Fe, Co y Ni) sustituidos por Mn en el rendimiento electroquímico del material P2-NaxMe1/3Mn2/3O2, que se sintetizó mediante el proceso de coprecipitación seguido de calcinación a alta temperatura. Los resultados de difracción de rayos X (XRD) revelaron que los materiales ricos en Mn sintetizados poseían una estructura de tipo P2 con una cantidad insignificante de impurezas de óxido. Los materiales poseían sus típicos perfiles de voltamograma cíclico y de carga-descarga; de hecho, se obtuvo una alta reacción redox reversible mediante la muestra de NaxCo1/3Mn2/3O2. Tanto NaxCo1/3Mn2/3O2 como NaxFe1/3Mn2/3O2 proporcionaron una alta capacidad específica superior a 140 mAh·g-1; sin embargo, el primero mostró un mejor rendimiento cíclico con una retención de capacidad del 83% después de 50 ciclos a C/10 y una alta capacidad de velocidad. Mientras tanto, el Ni-sub NaxNi1/3Mn2/3O2 exhibió una excelente estabilidad cíclica, pero una baja capacidad específica de 110 mAh·g−1 y una capacidad de velocidad inferior. El coeficiente de difusión de iones Na+ en la estructura tendió a disminuir con una profundidad de descarga; esos valores estuvieron en el rango de 10−10–10−9 cm2·s−1 y 10−11–10−10 cm2·s−1 en la región de solución sólida y la región bifásica, respectivamente.Files
2680849.pdf.pdf
Files
(4.5 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:825bc5faa3d3d3b34979e78f8c66fe45
|
4.5 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير المعدن ثلاثي الأبعاد على الخواص الكهروكيميائية لكاثود إقحام الصوديوم P2 - NaxMe1/3Mn2/3O2 (M = Co أو Ni أو Fe)
- Translated title (French)
- Effet du métal 3D sur les propriétés électrochimiques de la cathode d'intercalation du sodium P2-NaxMe1/3Mn2/3O2 (M = Co, Ni ou Fe)
- Translated title (Spanish)
- Efecto del metal 3D en las propiedades electroquímicas del cátodo de intercalación de sodio P2-NaxMe1/3Mn2/3O2 (M = Co, Ni o Fe)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3135962808
- DOI
- 10.1155/2021/2680849
References
- https://openalex.org/W127421390
- https://openalex.org/W1976314631
- https://openalex.org/W1981864005
- https://openalex.org/W1998062017
- https://openalex.org/W2003827453
- https://openalex.org/W2037361415
- https://openalex.org/W2040959430
- https://openalex.org/W2066285653
- https://openalex.org/W2096996388
- https://openalex.org/W2148730379
- https://openalex.org/W2167897546
- https://openalex.org/W2171842250
- https://openalex.org/W2296846088
- https://openalex.org/W2339627724
- https://openalex.org/W2347156231
- https://openalex.org/W2513251771
- https://openalex.org/W2520703635
- https://openalex.org/W2609490251
- https://openalex.org/W2609675780
- https://openalex.org/W2763439652
- https://openalex.org/W2789416411
- https://openalex.org/W2807893522
- https://openalex.org/W2900743023
- https://openalex.org/W2905762157
- https://openalex.org/W2910916673
- https://openalex.org/W2919103247
- https://openalex.org/W2945811755
- https://openalex.org/W2950821605
- https://openalex.org/W2952007813
- https://openalex.org/W2963844464
- https://openalex.org/W2972299636
- https://openalex.org/W2981368849
- https://openalex.org/W2993851955
- https://openalex.org/W2994302541