고성능 나트륨 이온 배터드를 위한 P2/O3 이종 구조를 가진 새로운 오각 금속 산화물 양극

초록 P2형 Mn 기반 층상 산화물 양극 재료가 겪는 빠른 용량 손실은 유해한 고전압 상 변화와 활성 물질의 용해로 인해 발생하며, 이는 대규모 나트륨 이온 배터리 설치에서의 적용을 크게 제한합니다. 본 연구에서는 다원소(Fe, Mg, Li) 공동 치환 전략을 사용하여 새로운 P2/O3 이종 양극을 개발했습니다. 제안된 양극을 특징으로 하는 셀의 충전-방전 프로파일에서 유의미한 전압 평탄선이 없고, 엑스선 회절 분석의 결과는 고전압 영역에서 유해한 상 변화와 연관된 격자 불일치가 결과 양극의 위상 변태 구조 덕분에 효과적으로 억제됨을 나타냅니다. 최적화된 양극은 안정화 도판트 기둥의 도입 및 금속 이온 용해 억제로 인해 향상된 구조적 안정성과 개선된 Na + 확산 동역학을 보여줍니다. 따라서 결과 Na 반셀은 0.1 C에서 170.5 mA h g −1의 높은 초기 용량과 10 C에서 106.6 mA h g −1의 우수한 전송 속도 성능을 나타냅니다. 게다가, 단단한 탄소 음극을 특징으로 하는 결과 Na 전지 셀은 400 사이클 후 72.1%의 용량 유지로 우수한 사이클 안정성을 보여주어 실제 유용성을 입증합니다. 본 연구는 고성능 Mn 기반 양극의 설계 및 최적화를 제시합니다.