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?范紅金AFM：內(nèi)外協(xié)同工程提升聚合物鈉電池的循環(huán)性能

聚合物鈉電池的發(fā)展需要具有穩(wěn)定界面的正極材料，以避免循環(huán)過程中不良的界面接觸和界面的副反應(yīng)。

圖1. 材料表征

新加坡南洋理工大學(xué)范紅金等基于Na_0.67Mn_2/3Fe_1/3O₂（NMFO）正極和電解質(zhì)添加劑之間的強(qiáng)相互作用，實(shí)現(xiàn)了共同工程效應(yīng)，改善了聚合物固態(tài)鈉離子電池(PSSBs)的界面穩(wěn)定性。Fe在NMFO中的加入對(duì)其內(nèi)部（結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性）和外部（電極-電解質(zhì)界面穩(wěn)定性）的性能都有影響。

具體來說，F(xiàn)e的取代擴(kuò)大了晶格，從而有利于Na⁺離子以較低的擴(kuò)散屏障插進(jìn)晶格，從而加速了電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)。

同時(shí)，F(xiàn)e取代后，Mn-O鍵的長(zhǎng)度縮短，Mn的氧化態(tài)增加，這減輕了Mn³⁺的Jahn-Taylor效應(yīng)，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外，由于Fe取代導(dǎo)致的載流子數(shù)量和電子傳導(dǎo)性的增強(qiáng)，也應(yīng)該有助于容量和倍率性能的提高。

圖2. Fe的取代對(duì)電子/離子傳輸和晶體結(jié)構(gòu)的影響

在界面上，增強(qiáng)的結(jié)合能誘發(fā)了NMFO和硼酸三（三甲基硅烷）(TMSB)之間的電荷轉(zhuǎn)移。TMSB的分解產(chǎn)物牢固地粘附在NMFO表面，形成致密的CEI膜。

由于這些促進(jìn)作用，組裝后的NMFO//T-SPE//Na PSSBs在1C的800次循環(huán)后表現(xiàn)出75.4%的容量保持率，甚至在5C時(shí)也有66.1 mAh g^-1的高容量。

這種共同工程效應(yīng)（即內(nèi)部和表面改性）可能提供一種通用方法來改善PSSBs中其它正極材料的性能。

圖3. 界面分析及循環(huán)性能

Internal and External Co-Engineering of Stable Cathode Interface Improves Cycle Performance of Polymer Sodium Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202214904

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/08/57ec9a94ed/

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