استراتيجية مزدوجة للتطعيم بالنحاس والكالسيوم للحصول على كاثود O3 من نوع عالي الاستقرار وسريع الشحن في بطاريات أيون الصوديوم

الملخص الكاثودات الأكسيدية الطبقية من نوع O3 واعدة للغاية لبطاريات أيون الصوديوم بفضل سعتها النوعية العالية. ومع ذلك، فإن ديناميات النقل البطيئة وعدم الاستقرار في الطبقات الناتج عن ضيق المسافات بين الطبقات وتراكم الضغط الحجمي يحد من أدائها في الشحن السريع والدورات الطويلة. هنا، تم إجراء تنظيم مستهدف بين الطبقات على الكاثودات الأكسيدية الطبقية من نوع O3 من خلال إدخال Cu 2+ وCa 2+ في طبقات الفلزات الانتقالية (TM) والمعادن القلوية (AM) على التوالي. إن إدخال Cu 2+ يزيد بشكل فعال من قنوات نقل أيون الصوديوم، ويخفف من ترتيب الأكسجين حول أوكتاهيترات TM، ويقمع ترتيب Na + / الفراغ، وهو ما تم الإثبات عليه عن طريق المجهر الإلكتروني الناقل الماسح وحسابات نظرية الكثافة الوظيفية. بالإضافة إلى ذلك، يعمل Ca 2+ في طبقة AM على تخفيف تغير الحجم أثناء التفاعلات الكهربائية الكيميائية والحفاظ على سلامة الهيكل، كما تم تأكيده بواسطة حيود الأشعة السينية في الموقع، مما يؤدي إلى ضغط شبكي أقل وتخفيف تطور الطور. النتيجة هي قدرة غير عادية على الشحن السريع تبلغ 86.02 مللي أمبير ساعة لكل غرام عند 10 C (2.4 أ أمبير لكل غرام)، مصحوبة بعمر أطول مع احتفاظ بنسبة 80.64% بعد 300 دورة. توضح هذه العمل التنظيم المتناغم لنقل الأيونات واستقرار الشبكة، مما يوفر رؤى جديدة لتصميم الكاثود.