ナトリウム豊富なカソード材料に向けた内蔵電場の構築による位相ヘテロ接合

要旨 位相ヘテロ接合からの人工的な内蔵電場が、ナトリウム豊富なマンガン系層状酸化物 O3‐NaNi 0.3 Mn 0.55 Cu 0.1 Ti 0.05 O 2 @Na 2 MoO 4 内に共有酸素原子を介して構築される。スピネル Na 2 MoO 4 相はp型半導体として機能し、一方で O3‐NaNi 0.3 Mn 0.55 Cu 0.1 Ti 0.05 O 2 相はn型半導体として機能する。これは拡散バリアを効率的に低下させ、電子輸送を高めることができ、界面の脱溶媒能力を適切に促進し、バルク格子ひずみを低下させることができる。形成されたスピネルヘテロ構造は結晶構造の安定性を持ち、Na + の界面拡散を高め、電極を湿気や二酸化炭素腐食から保護することができる。また、格子バルク内のモリブデンの導入は結合の共価性を高め、格子酸素の安定性を強化し、構造の歪みを効果的に抑制する。得られたカソードは、0.1 Cで最大224.61 mAh g −1の放電比容量を示し、0.5 Cで265サイクル後に60.44%の容量保持を持つ長いサイクル安定性を持つ。本研究は、高エネルギー密度のナトリウム電池利用に向けたナトリウム豊富なMn系酸化物カソードの可能性を明らかにする。