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Mn-Rich Phosphate Cathodes for Na-Ion Batteries with Superior Rate Performance
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2021-12-03 , DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02107 Chunliu Xu 1, 2 , Ruijuan Xiao 3 , Junmei Zhao 1, 4 , Feixiang Ding 3 , Yang Yang 3 , Xiaohui Rong 3 , Xiaodong Guo 2 , Chao Yang 1 , Huizhou Liu 1 , Benhe Zhong 2 , Yong-Sheng Hu 3
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2021-12-03 , DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02107 Chunliu Xu 1, 2 , Ruijuan Xiao 3 , Junmei Zhao 1, 4 , Feixiang Ding 3 , Yang Yang 3 , Xiaohui Rong 3 , Xiaodong Guo 2 , Chao Yang 1 , Huizhou Liu 1 , Benhe Zhong 2 , Yong-Sheng Hu 3
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A Mn-based NASICON-type Na4VMn(PO4)3 cathode is considered to be one of the most promising substitutions for Na3V2(PO4)3 due to the huge abundance and appropriate redox potential from Mn. However, the current Na4VMn(PO4)3/C cathode still delivers a limited electrochemical performance due to the sluggish kinetics and negative structural degradation caused by the Mn in the structure. Herein, a selective replacement of vanadium rather than manganese in the Na4VMn(PO4)3 system was developed to fully utilize the manganese element and enhance the structural stability. Both experimental and calculation results affirmed that the Al-substituted Na4V0.8Al0.2Mn(PO4)3 cathode shows favorable Na+ kinetics and structure stability. The resulting Na4V0.8Al0.2Mn(PO4)3 reveals a discharge capacity of ∼84 mA h g–1 at 40 C and renders a capacity retention of 92% after cycling 1000 times at 5 C. Inspired by the availability of Al dopants, we also demonstrated the Al-doped Mn-richer Na4.2V0.6Al0.2Mn1.2(PO4)3 to be a viable candidate for Mn-rich phosphate cathodes.
中文翻译：
具有卓越倍率性能的钠离子电池富锰磷酸盐阴极
Mn 基NASICON 型Na 4 VMn(PO 4 ) 3正极被认为是最有希望的Na 3 V 2 (PO 4 ) 3替代品之一，因为Mn具有巨大的丰度和适当的氧化还原电位。然而，目前的Na 4 VMn(PO 4 ) 3 /C正极由于动力学缓慢和结构中的Mn引起的负面结构退化，仍然表现出有限的电化学性能。在此，选择性替代 Na 4 VMn(PO 4 ) 3中的钒而不是锰开发系统以充分利用锰元素并增强结构稳定性。实验和计算结果均证实，Al取代的Na 4 V 0.8 Al 0.2 Mn(PO 4 ) 3正极表现出良好的Na +动力学和结构稳定性。得到的 Na 4 V 0.8 Al 0.2 Mn(PO 4 ) 3在 40 C下的放电容量为 84 mA hg –1，在 5 C 下循环 1000 次后容量保持率为 92%。 灵感来自 Al 的可用性掺杂剂，我们还展示了铝掺杂的富锰 Na 4.2V 0.6 Al 0.2 Mn 1.2 (PO 4 ) 3成为富锰磷酸盐正极的可行候选者。
更新日期：2022-01-14
中文翻译：
具有卓越倍率性能的钠离子电池富锰磷酸盐阴极
Mn 基NASICON 型Na 4 VMn(PO 4 ) 3正极被认为是最有希望的Na 3 V 2 (PO 4 ) 3替代品之一，因为Mn具有巨大的丰度和适当的氧化还原电位。然而，目前的Na 4 VMn(PO 4 ) 3 /C正极由于动力学缓慢和结构中的Mn引起的负面结构退化，仍然表现出有限的电化学性能。在此，选择性替代 Na 4 VMn(PO 4 ) 3中的钒而不是锰开发系统以充分利用锰元素并增强结构稳定性。实验和计算结果均证实，Al取代的Na 4 V 0.8 Al 0.2 Mn(PO 4 ) 3正极表现出良好的Na +动力学和结构稳定性。得到的 Na 4 V 0.8 Al 0.2 Mn(PO 4 ) 3在 40 C下的放电容量为 84 mA hg –1，在 5 C 下循环 1000 次后容量保持率为 92%。 灵感来自 Al 的可用性掺杂剂，我们还展示了铝掺杂的富锰 Na 4.2V 0.6 Al 0.2 Mn 1.2 (PO 4 ) 3成为富锰磷酸盐正极的可行候选者。
京公网安备 11010802027423号