Gníomhaíocht Leictriceimiceach d'Ábhar Leictride Dhearfach de P{{{0}}Nax[Mg0.33Mn0.67]Ceallraí Ian Sóidiam O2
Údar:Zhang Xiaojun1% 2c LI Jiale1,2, QIU Wujie2,3, Yang Miaosen1% 2c LIU Jianjun2,3,4
1. Ionad Sci-Tech Cúige Jilin um Thiontú Glan agus Úsáid Ardluacha Bithmhais, Ollscoil Northeast Electric Power, Jilin 132012, an tSín
2. Príomh-Saotharlann Stáit Criadóireacht Ardfheidhmíochta agus Microstructure Superfine, Institiúid Ceirmeacht Shanghai, Acadamh Eolaíochtaí na Síne, Shanghai 200050, an tSín
3. Ionad Eolaíochta Ábhar agus Innealtóireacht Optoelectronics, Ollscoil Acadamh Eolaíochtaí na Síne, Beijing 100049, an tSín
4. Scoil na Ceimice agus na hEolaíochta Ábhair, Institiúid Hangzhou um Ardstaidéar, Ollscoil Acadamh Eolaíochtaí na Síne, Hangzhou 310024, an tSín
Teibí
Leis na buntáistí a bhaineann le costas íseal agus dáileadh leathan na n-amhábhar, meastar gurb iad cadhnraí sóidiam-ian na hábhair eile is fearr d'ábhair chatóide ceallraí litiam-ian. I gcéim P2-NaMnO2 le struchtúr cisealta, is féidir le tuaslagán soladach dénártha an chiseal miotail trasdula feabhas a chur go héifeachtach ar fheidhmíocht leictriceimiceach an ábhair leictreoid. Sa staidéar seo, tógadh an tsamhail struchtúrach Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 le tuaslagán soladach ian Mg trí úsáid a bhaint as an tsamhail Coulombic. Léirigh na ríomhanna céadphrionsabail gur shroich voltas sceite Nax[Mg{{10}}.33Mn0.67]O2 3.0 V ag cion iain sóidiam níos lú ná {{20}}.67. Léirigh dlús leictreonach stát agus anailís daonra muirir gur spreag réiteach soladach Mg gníomhaíocht leictriceimiceach anionic ocsaigin laitíse sa P2-phase Nax[Mg0.33Mn0.67]O2, rud a d'athraigh meicníocht imoibrithe leictriceimiceach an córas ó imoibriú ocsaí sineirgeach cationic agus anionic go imoibriú ocsaí anionic inchúlaithe. Soláthraíonn an claochlú seo modh nua chun ábhair leictreoid a dhearadh do chadhnraí ian Na, chomh maith le cur chuige nua chun cadhnraí ian eile a uasmhéadú agus a iniúchadh.
Eochairfhocail:ceallraí ian sóidiam; gníomhaíocht leictriceimiceach; an chéad phrionsabal; dópáil miotail alcaile
Soláthraíonn TOB NEW ENERGY sraith iomlán deábhair ceallraí, meaisín ceallraí, réiteach líne táirgeachta ceallraíagus teicneolaíocht ceallraí le haghaidh ceallraí soladach stáit, ceallraí ian sóidiam agus déantúsaíocht ceallraí ian litiam.
Le blianta beaga anuas, le margaíocht na dtionscal nua fuinnimh amhail fuinneamh gaoithe agus fuinneamh na gréine, tá ceanglais níos airde curtha ar aghaidh ag daoine maidir le teicneolaíocht stórála fuinnimh ar scála mór[1,2]. I dtaighde ábhar stórála fuinnimh, tá gníomhaíocht leictriceimiceach agus cobhsaíocht struchtúrach na n-ábhar leictreoid ar cheann de na fócasanna taighde[3,4]. I measc na gcóras stórála fuinnimh éagsúla ar a dtugtar faoi láthair, tá ábhair ceallraí litiam-ian sách aibí agus a úsáidtear go forleathan. Mar sin féin, chuir fadhbanna ar nós dáileadh míchothrom acmhainní litiam agus an deacracht a bhaineann le teicneolaíocht aisghabhála litiam srian mór ar chur i bhfeidhm cadhnraí litiam-ian ar scála mór[5, 6, 7]. Tá saintréithe na n-amhábhar flúirseach, ísealchostas, agus dáileadh leathan ag sóidiam, atá sa teaghlach céanna le litiam. Ag an am céanna, tá airíonna fisiceacha agus ceimiceacha den chineál céanna ag cadhnraí ian sóidiam agus meicníochtaí imoibrithe leictreamaiceimiceacha le cadhnraí litiam-ian. Mar sin, tá cadhnraí ian sóidiam ar cheann de na hábhair mhalartacha is bisiúla[8,9].
Fuair Berthelot et al.[10] amach go n-ordaítear iain sóidiam agus folúntais sa chiseal sóidiam íon san ocsaíd sraitheach NaTMO2 ina bhfuil miotal trasdultach amháin (TM), agus go n-ordaítear go leor ardán voltais don chineál seo ocsaíd le linn an phróisis díscaoilte dá bharr. . Mar thoradh air seo tá meath tapa ar chumas sonrach agus laghdú suntasach ar fheidhmíocht timthriall, agus mar sin tá éifeachtacht chomhshó fuinnimh an chineál seo ocsaíd íseal. Cuirtear eilimintí réitigh soladacha isteach sa chiseal trasdula miotail chun socrú measctha de mhiotail trasdula dhénártha nó fiú ileilimintí a dhéanamh. Tá líon mór muirear neamhord ag an ábhar leictreoid, a fhéadfaidh an t-ardán voltas thuas a shochtadh go héifeachtach agus éifeachtacht chomhshó fuinnimh a fheabhsú. D’úsáid Yabuuchi et al.[11]Na2CO3, (MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O agus MnCO3 mar amhábhair. Rinneadh imoibriú soladstaide ag 900 céim ar feadh 12 uair an chloig chun ábhar leictreoid O2 le tuaslagán soladach Mg a fháil ar chéim P2 neamhord dénártha Na2/3[Mg1/3Mn2/3]. Fuair siad amach, ag dlús reatha 10 mA/g, go raibh acmhainn shonrach tosaigh ábhar catóide na céime P2 ullmhaithe Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2 thart ar 150 mAh/g[11]. Beagán níos ísle ná an toilleadh sonrach Na2/3MnO2 (184 mAh/g). Fuair Bruce et al.[12]a fuarthas amach cé go raibh imoibriú leictriceimiceach ocsaigin laitíse i gcéim P2 Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2, níor breathnaíodh aon deascadh ocsaigine. Léiríonn sé go bhfeabhsaíonn tabhairt isteach Mg an timthriall inchúlaithe agus cumas sonrach inchúlaithe an ábhair. Mar sin féin, le linn an phróisis muirir agus urscaoilte, níl meicníocht imoibrithe leictriceimiceach micreascópach an ocsaigin laitíse sa chóras seo soiléir fós, agus níl an mheicníocht trína bhfeabhsaíonn réiteach soladach Mg cobhsaíocht an chórais soiléir freisin.
Mar sin, glacann an obair seo céim P2 Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 mar an réad taighde agus glactar leis an modh ríofa céadphrionsabail de theoiric fheidhmiúil dlúis (DFT). Rinneadh staidéar córasach ar ghníomhaíocht leictriceimiceach agus ar chobhsaíocht struchtúrach fheidhmíocht scaoilte ábhar catóide Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 le tuaslagán soladach iain Mg. D'fhonn meicníocht mhicreascópach na n-ábhar leictreoid a shoiléiriú in imoibrithe leictriceimiceach ag micreascála leictreon agus adamh, soláthróidh sé tagairt do thuiscint ar phróisis leictreamaiceimiceacha agus ar dhearadh ábhair nua.
1 Modh ríofa
Tá na ríomhanna sa saothar seo bunaithe ar an bpacáiste bogearraí bonn-tonn eitleáin[13,14]de theoiric fheidhmiúil dlúis. Úsáidtear an modh tonnta plána breiseáin[15], agus is é an comhghaolmhaireacht malairte ná an comhfhogasú grádán ginearálaithe (GGA) i bhfoirm Perdew-Burker-Ernzerhof[13,16]. Tugtar isteach paraiméadar Hubbard U chun na d leictreoin Mn a cheartú, agus is é an luach U éifeachtach ná 3.9 eV[17,18]. Is é fuinneamh scoite na toinne eitleáin íochtair ná 600 eV. Nuair a bhíonn maolú an iain críochnaithe, bíonn na fórsaí ar gach adamh níos lú ná 0.1 eV·nm-1. Agus an struchtúr criostail á bharrfheabhsú, úsáidtear struchtúr supercell 3×3×1 (72 adamh), is é an tairiseach laitíse 0.874 nm×0.874 nm×1.056 nm, agus an k- Is é greille pointe chrios Brillouin ná 3×3×3[19]. Baineadh úsáid as modh an fhónóin reoite chun an speictream creathadh laitíse sa phacáiste bogearraí Phonopy a ríomh. Chun tionchar na gcoinníollacha teorann tréimhsiúla a sheachaint, baineadh úsáid as struchtúr sárchealla 3×3×1 chun tairisigh fórsa agus speictream fónóin de phas P2 NaMnO2 agus Na[Mg0.33Mn0.67]O2 a ríomh. Baintear úsáid as samhail an luchta pointe Coulomb chun áitiú iain an struchtúir dísidiam a ríomh go tapa, agus roghnaítear an chumraíocht áitíochta Na leis an bhfuinneamh Coulomb is ísle le haghaidh ríomhanna céadphrionsabail níos cruinne[20]. Is féidir voltas urscaoilte an ábhair leictreoid a chur in iúl mar[20]:
$V=-\frac{G(\text{N}{{\text{a}}_{{{x}_{2}}}}\text{M }{{\text{O}}_{2}})-G(\text{N}{{\text{a}}_{{{x}_) {1}}}}\text{M}{{\text{O}}_{2}})-({{x}_{2}}-{{x}{} {16}}{1}})G(\text{Na})}{({{x}_{2}}-{{x}_{1}}){{ e}^{-}}}$
Más é G fuinneamh iomlán an chórais chomhfhreagraigh, agus is é e- lucht na dúile[21].
2 Torthaí agus plé
2.1 Saintréithe micreastruchtúrtha agus cobhsaíocht struchtúrach
The space group of the P2 phase NaMnO2 structure is R$\bar{3}m (Fig. 1)[22,23]. The spatial configuration of the Mg solid solution Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2 structure is similar to that of NaMnO2. Mg ions replace 1/3 of the Mn ions in the transition metal layer. The theoretical ion ratio of Mg to Mn is 1:2. Experimental characterization found that at this ratio, Mg ions in the Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 structure only form disordered arrangements with Mn, retaining the order of the Na layer[24]. When the ion ratio Mg:Mn>Déanfaidh 1:2, Mg, Na, agus Mn socrú mí-ordúil de chaití. Mar a léirítear i bhFíor 1(A), is é ABBA an modh cruachta d’ocsaigin laitíse..., áitíonn Mg agus Mn faoi seach na suíomhanna ochtaihéideacha idir na sraitheanna ocsaigin AB, agus áitíonn Na na suíomhanna priosma triantánacha idir na sraitheanna ocsaigine AA agus BB[ 25,26]. Mar a léirítear i bhFíor 1(B), tá cóiriú cíor mheala de Mg agus Mn sa chiseal trasmhiotail[27], atá cosúil leis an socrú idir Li agus Mn i gcomhdhúile ar mhórán litiam[28]. Tá an [MgO6] octahedron socraithe le 6 [MnO6] octahedrons roinnt imill[29,30]. I gciseal miotail alcaile an struchtúir Na{0.67[Mg0.33Mn0.67]O2, tá dhá shuíomh laitíse d'ian sóidiam. Tá ceann amháin socraithe leis na sraitheanna uachtaracha agus íochtaracha de [MgO6] nó [MnO6] octahedrons a roinnt imill. Tá an ceann eile socraithe go coplanarly le sraitheanna uachtair agus íochtair [MgO6] nó [MnO6] octahedrons.
Fíor 1 Léaráid scéimreach de P2-Na2/3[Mg1/3Mn2/3]O2
I struchtúir a bhfuil ábhair éagsúla ian sóidiam acu, bíonn tionchar ag hiain sóidiam ar idirghníomhaíocht Coulomb idir Mn agus Mg sa chiseal miotail trasdula agus iain Na sa chiseal miotail alcaile, ag taispeáint dhá mhodh áitithe éagsúla. Mar sin, úsáideann an obair seo samhail Coulomb ar dtús chun an chumraíocht P2 Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2 a scagadh amach go tapa agus an fuinneamh Coulomb is ísle aige. Chun an réasúntacht a fhíorú, rinneamar patrúin XRD na bhfoirmíochtaí scagtha seo a ríomh agus a insamhladh agus chuireamar i gcomparáid iad leis na torthaí tomhaiste[11]. Taispeántar na torthaí i bhFíor 2. Tá na ríomhanna (016) agus (110) beagán aistrithe ar dheis i gcomparáid leis an tréithriú turgnamhach, atá go príomha mar gheall ar struchtúir éagruthacha agus lochtacha a bheith ann i roinnt plánaí criostail de na hábhair ullmhaithe go turgnamhach. . Is struchtúr criostail foirfe é struchtúr an mhúnla ríomha, agus mar sin tá diall áirithe idir leathnú XRD agus buaic-déine an insamhalta ríomhaireachtúil agus na torthaí turgnamhacha. Ina theannta sin, tá socrú na n-ian Na sa dá phlána criostail seo, agus is cúis féideartha eile é cur isteach agus dícheangal na n-ian Na le hathrú na mbuaicphointí comhfhreagracha. Tar éis na héifeachtaí thuas a bhreithniú, tá buaic-chruth agus déine an XRD insamhladh ag teacht leis na torthaí turgnamhacha, agus is féidir leis an múnla tógtha an fhaisnéis mhicreastruchtúr sa turgnamh a atáirgeadh, rud a léiríonn go bhfuil an struchtúr scagtha go teoiriciúil sách cruinn agus iontaofa[31,32 ].
Fíor 2 Comparáid idir patrúin ríofa agus thurgnamhach XRD de Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2
D’fhonn staidéar a dhéanamh ar éifeacht tuaslagán soladach Mg ar chobhsaíocht struchtúrach, d’úsáideamar na chéad phrionsabail in éineacht leis an “modh fóóin reoite” chun speictream creathadh laitíse P{{{0}}NaMnO2 agus P{{2} a ríomh }Na[Mg0.33Mn{{10}}.67]O2. Mar a léirítear i bhFíor 3, níl aon mhinicíocht shamhailteach ag an tonn sealbhóra i gcrios iomlán Brillouin, rud a thugann le fios go bhfuil cobhsaíocht dhinimiciúil ag P2-Na[Mg0.33Mn0.67]O2. Trí chomparáid a dhéanamh ar speictream phonon an dá ábhar, fuarthas amach nach ndearna Mg dópáil athrú suntasach ar an raon minicíochta creathadh agus nach raibh mórán tionchar aige ar an gcreathadh laitíse. Léirigh an struchtúr Mg-dhópáilte cobhsaíocht dhinimiciúil maith freisin. Ina theannta sin, Bruce et al. D'ullmhaigh céim P2 Na[Mg0.33Mn0.67]O2 le tuaslagán soladach Mg, rud a thaispeáin tuilleadh go bhfuil cobhsaíocht bhreise teirmidinimice ag an ábhar. Mar sin, níl sé deacair a fheiceáil go bhfuil cobhsaíocht mhaith struchtúrach ag P2-Na[Mg0.33Mn0.67]O2.
Fíor 3 Cuair scaipthe fhóóin de (A) NaMnO2 agus (B) Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2
2.2 Anailís ar airíonna leictriceimiceach na céime P2 Nax[Mg1/3Mn2/3]O2
Chun staidéar a dhéanamh ar éifeacht na dópála Mg ar airíonna leictriceimiceach ábhar, ríomhamar an voltas doirte de struchtúr tuaslagáin soladach Mg P{{{0}}Nax[Mg0.33Mn{{7} }.67]O2 (Fíor 4). Cinntear raon tiúchana na n-ian Na go turgnamhach, is é sin, 0.11 Níos lú ná nó cothrom le x Níos lú ná nó cothrom le 0.66[11]. Taispeánann Fíor 4(A) an struchtúr athruithe le linn an phróisis urscaoilte, agus folaíonn a voltas comhfhreagrach (Fíor 4(B)) go príomha trí ardán: 3.4, 2.9 agus 2.1 V. Is é an cumas teoiriciúil tuartha ná 152 mAh / g, atá comhsheasmhach go bunúsach leis na torthaí turgnamhacha[11] . Tá an cuar voltais urscaoilte a ríomhtar ó na chéad phrionsabail beagán níos airde ná an toradh tomhaiste iarbhír. Is é an chúis is mó ná go ndéanann ríomh na gcéad phrionsabal neamhaird ar thionchar na gcoinníollacha tomhais turgnamhacha, mar shampla leictrilít, teocht tomhais turgnamhach seoltacht ian litiam, etc. cuar, tá an treocht athraithe foriomlán comhsheasmhach. Mar sin, is féidir a mheas go bhfuil voltas Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 comhsheasmhach leis na torthaí turgnamhacha[12,20], le linn an phróisis urscaoilte iomláin. Nuair a bheidh x<66%, Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 has a high voltage of about 3.0 V, and there is no obvious additional voltage platform, indicating that the substitution of Mg2+ for Mn3+ has the effect of inhibiting sodium ion rearrangement and structural phase change. Previous charge and discharge studies on NaMnO2 and other systems have found that the orderly arrangement of transition metals is usually accompanied by more voltage platforms.
Fíor 4 (A) Athruithe struchtúracha ríofa DFT agus (B) cuar voltais urscaoilte P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 le linn an urscaoilte
I gcúinsí idéalacha, is iad na stáit valences Mg agus Mn i Na2/3[Mg0.33Mn0.67]O2 ná +2 agus +4 faoi seach, agus ní féidir leo leanúint ar aghaidh a ocsaídiú go dtí stáit valence níos airde. Dá bhrí sin, níl aon ghníomhaíocht leictriceimiceach cation sa chóras, agus is imoibriú leictriceimiceach anion é próiseas muirir agus urscaoilte an ábhair. I Na0.67MnO2, is é +3 staid valence tosaigh na n-ian Mn.33. Le linn an phróisis luchtaithe, is féidir le hiain Mn 0.67 leictreon a aistriú amach chun valence cobhsaí de +4 a bhaint amach. Faoin am seo, tá Na+ ar fad scaoilte, agus níor ghlac an ocsaigin laitíse páirt riamh san imoibriú leictriceimiceach[34]. Mar sin, is cosúil gur imoibriú leictriceimiceach cationic an próiseas muirir agus urscaoilte Na0.67MnO2. Tá sé léirithe ag go leor staidéir, nuair a bhíonn líon na leictreon a chailltear le hocsaigin laitíse níos lú ná 0.33, go bhfuil inchúlaitheacht mhaith ag an imoibriú leictriceimiceach anionic[11-12,28]. Mar gheall ar ocsaídiú iomarcach anions ocsaigine (tá líon na leictreon a chailltear níos mó ná 0.33) ina chúis le cumraíocht leictreon ocsaigine imeacht ón riail chobhsaí ocht gcúpla, agus mar thoradh ar imoibriú claochlaithe do-aisiompaithe agus foirmiú an OO banna. D'fhéadfadh sé go dtiocfadh éabhlóid ocsaigine agus luchtú agus scaoileadh dochúlaithe an struchtúir leictreoid[27,35] fiú dá bharr. I Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2, má bhreathnaítear ar an teorainn le staid an chaillteanais. Is é sin, nuair a bhíonn Na hiain scoite go hiomlán chun an struchtúr Na{0[Mg{{40}.33Mn0}}.33Mn0}.67]O2 a fhoirmiú, coinníonn Mg agus Mn {{ i gcónaí 45}} agus +4 valences. Déantar an t-ainian O a ocsaídiú go -1.67 valence, ag cailleadh 0.33 leictreoin, atá níos ísle ná teorainn imoibriú leictriceimiceach anion do-aisiompaithe. Dá bhrí sin, i imoibriú luchtaithe iomlán Na0.67[Mg0.33Mn0.67]O2, ní gá an ocsaigin laitíse a atheagrú go spásúil, agus tá an t-imoibriú leictriceimiceach inchúlaithe. Ní hamháin go gcoimeádann tabhairt isteach Mg2+ an saintoilleadh inchúlaithe, ach freisin méadaítear dlús fuinnimh an ábhair tríd an voltas urscaoilte a mhéadú.
D'fhonn gníomhaíocht leictriceimiceach ocsaigine a chruthú san ábhar Nax[Mg{{{{0}.33Mn0.67]O2 le linn an phróisis urscaoilte, ríomhamar dlús leictreonach na staid (Fíor 5) le haghaidh na staide tosaigh agus struchtúir urscaoileadh deiridh an ábhair. Fuarthas amach, le linn an phróisis urscaoilte, go raibh ions Na leabaithe de réir a chéile, tháinig méadú ar líon iomlán na leictreon sa chóras, agus bhog an leibhéal Fermi go leibhéal fuinnimh níos airde. Laghdaíonn líon na bpoll san fhithis O2p de réir a chéile, rud a léiríonn go n-aistrítear na leictreoin atá ag dul isteach sa chóras chuig orbits folamh ocsaigine laitíse, agus laghdaítear an ocsaigin laitíse. Le linn phróiseas urscaoilte an ábhair leictreoid, glacann an ocsaigin laitíse páirt in imoibriú leictriceimiceach anions. Ag an am seo, níl beagnach aon athrú ar na leictreoin fithiseach Mn-d, agus níl aon aistriú luchtaithe, is é sin, ní athraíonn staid valence Mn le linn an phróisis urscaoilte, rud a chruthaíonn nach bhfuil Mn gníomhach go leictreamaiceimiceach[12, 36]. Mar sin féin, le linn phróiseas urscaoilte P2-NaxMnO2, leanann leictreoin ag líonadh na bhfithiseán ardfhuinnimh Mn agus O, rud a thugann le fios go bhfuil Mn agus O araon gníomhach go leictriceimiceach agus gur gnáthimoibriú leictriceimiceach iad ina gcomhoibríonn anions agus caitiúcháin .
Fíor 5 Dlús leictreonach staideanna (A) P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 agus (B) P2-NaxMnO2 faoi Na éagsúla ábhar ian le linn urscaoileadh
PDOS: dlús réamh-mheasta na stát
Is féidir conclúid chomhsheasmhach a bhaint amach trí anailís daonra na muirear (Fíor 6). Le linn an phróisis urscaoilte Nax[Mg0.33Mn0.67]O2, ní athraíonn méid muirear na n-ian Mn go bunúsach, mar sin ní ghlacann sé páirt san imoibriú leictriceimiceach; agus an t-ábhar Na á mhéadú ó 0.11 go 0.66, fuair na hiain O thart ar 0.2e- . Tharla líonadh luchta suntasach, rud a léirigh gníomhaíocht leictriceimiceach anionic[37]. Tríd an anailís daonra luchtaithe ar P2-NaxMnO2, fuarthas amach de réir mar a mhéadaíonn an t-ábhar Na, go mbíonn Mn agus O rannpháirteach san imoibriú leictriceimiceach i gcomhpháirt. Tá an toradh seo comhsheasmhach leis an anailís ar dhlús leictreonach stáit. Cruthaítear go n-athraíonn an réiteach soladach Mg meicníocht imoibrithe leictriceimiceach an chórais ó imoibriú leictriceimiceach comhoibríoch anion agus cation d'imoibriú leictriceimiceach anion inchúlaithe, agus ní dhéanann an próiseas seo difear do mhuirearú agus inchúlaitheacht urscaoilte an ábhair.
Fíor 6 Anailís luchta ar (A) Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 agus (B) P2-NaxMnO2 faoi inneachar difriúil ian sóidiam
3 Conclúid
D’úsáid an staidéar seo ríomhanna na gcéadphrionsabal chun staidéar córasach a dhéanamh ar shaintréithe micreastruchtúir, ar chobhsaíocht chinéiteach agus ar ghníomhaíocht leictriceimiceach an tuaslagáin soladach Mg2+ chéim P2 Nax[Mg1/3Mn2/3]O2. Athraíonn tabhairt isteach Mg2+ cineál imoibrithe leictriceimiceach an ábhair ó imoibriú leictriceimiceach comhoibríoch anionic agus cationic NaxMnO2 go imoibriú leictriceimiceach anionic inchúlaithe Nax[Mg{{1{0}}.33Mn{ {16}}.67]O2. Nuair a ghlacann an t-ainian O i P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 páirt san imoibriú leictriceimiceach, tá an raon gnóthachain agus caillteanais luchta níos lú ná 0.33, a bhfuil go maith aige inchúlaithe. Ní hamháin go n-ardóidh tabhairt isteach Mg2+ voltas urscaoilte an ábhair, ach coinníonn sé cumas sonrach inchúlaithe an ábhair, agus ar deireadh thiar méadaítear dlús fuinnimh an ábhair.
In ábhair leictreoid ian sóidiam, is straitéis nua leas iomlán a bhaint as feidhmíocht ábhar é miotail cré alcaileach a thabhairt isteach sa chiseal miotail trasdula le haghaidh réiteach soladach cationic. Is é a mheicníocht bhunúsach ná gníomhaíocht leictriceimiceach anions a spreagadh trí ghníomhaíocht leictriceimiceach cations a íobairt, meicníocht imoibrithe leictreamaiceimiceach an ábhair a athrú, an voltas urscaoilte a mhéadú, agus dlús fuinnimh an ábhair a bharrfheabhsú ar deireadh thiar. Ní hamháin go soláthraíonn an straitéis seo modh nua chun ábhair leictreoid a dhearadh do chadhnraí sóidiam-ian, ach soláthraíonn sé smaointe nua freisin maidir le leas iomlán a bhaint as cadhnraí ian eile agus iad a iniúchadh.
Tagairtí
[1] HU YING-YING, WEN ZHAO-YIN, RUI-KUN, et al. Stádas taighde agus forbartha úrscothach cadhnraí sóidiam. Eolaíocht agus Teicneolaíocht Stórála Fuinnimh, 2013, 2(2):81-90.
[2] SHEN GUAN-YE, LI CHEN, XU BING-LIANG, et al. Leithdháileadh eacnamaíoch do chóras stórála fuinnimh ag smaoineamh ar chumhacht gaoithe. Journal of Northeast Electric Power University, 2018, 38(4):27-34.
[3] MA CHAO, ZHAO XIAO-LIN, KANG LI-TAO, et al. Ábhair anóid décharbocsaileacha neamh-chomhchuingeach do chealla leictriceimiceach. Aingeal. Ceimic. Int. eag., 2018,57(29):8865-8870.
[4] RICHARDS WD, DACEK ST, KITCHAEV DA, et al. Fluairíniú ar ábhair chatóide trasdula ocsaíd miotail litiam. Ardábhair Fuinnimh, 2018,8(5):1701533.
[5] XIANG XING-DE, ZHANG KAI, CHEN MEITHEAMH. Dul chun cinn le déanaí agus ionchais maidir le hábhair chatóide do chadhnraí sóidiam-ian. Adv. Mater., 2015, 27(36):5343-5364.
[6] MA CHAO, ZHAO XIAO-LIN, HARRIS MM, et al. Aigéad uric mar chomhdhúil atá gníomhach leictricheimiceach do chadhnraí sóidiam-ian: de réir a chéile Na+-meicníochtaí stórála π-chomhchuingeach agus anian carbóin chobhsaithe. Ábhair & Comhéadain Fheidhmeach ACS, 2017, 9(39):33934-33940.
[7] LEE DH, XU JING, MENG Y S. Cathóid chun cinn le haghaidh cadhnraí Na-ian a bhfuil ráta ard agus cobhsaíocht struchtúrach den scoth aige. Fis. Ceimic. Ceimic. Fis., 2013, 15(9):3304-3312.
[8] KUBOTA K, YABUUCHI N, YOSHIDA H, et al. Ocsaítí cisealta mar ábhair leictreoid dhearfacha do chadhnraí Na-ian. Feasachán MRS, 2014, 39(5):416-422.
[9] CLÉMENT RJ, BRUCE PG, GRAY C P. Léirmheas—cineál P2-cineáil ocsaídí miotail trasdula mar ábhair chatóide ian-sóidiam. Iris an Chumainn Leictriceimiceach, 2015, 162(14):A2589-A2604.
[10] BERTHELOT R, CARLIER D, DELMAS C. Imscrúdú leictriceimiceach ar phasléaráid P2-NaxCoO2. Nat. Ábhar., 2011, 10(1):74-80.
[11] YABUUCHI N, HARA R, KUBOTA K, et al. Ábhar leictreoid nua do chadhnraí sóidiam in-athluchtaithe: P2-cineál Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2 le cumas inchúlaithe aimhrialta ard. J. Mater. Ceimic. A, 2014,2(40):16851-16855.
[12] MAITRA U, HOUSE RA, SOMERVILLE JW, et al. Ceimic ocsaigine ocsaí gan barraíocht iain alcaile-mhiotail in Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2. Nat. Ceimic., 2018, 10(3):288-295.
[13] GUO SHAO-HUA, SUN YANG, YI JIN, et al. Idirleathadh ian sóidiam a thuiscint in ocsaídí cisealta P2 agus P3 trí thurgnaimh agus trí ríomh na gcéadphrionsabal: droichead idir struchtúr criostail agus feidhmíocht leictriceimiceach. NPG Asia Materials, 2016, 8:e266.
[14] JI HUI-WEI, KITCHAEV DA, LUN ZHANG-YAN, et al. Imscrúdú ríomhaireachtúil agus réadú turgnamhach ar chatóidí Li-ian ard-acmhainne atá bunaithe ar Ni redox. Ceimic na nÁbhar, 2019, 31(7):2431-2442.
[15] LEE J, UIRBEACH A, LI XIN, et al. Poitéinseal ocsaídí neamhord cataithe a dhíghlasáil do chadhnraí litiam in-athluchtaithe. Eolaíocht, 2014, 343(6170):519-522.
[16] URBAN A, LEE J, CEDER G. Spás cumraíochta ocsaídí de chineál salann carraige le haghaidh leictreoidí ceallraí litiam ard-acmhainne. Ardábhair Fuinnimh, 2014, 4(13):1400478.
[17] CHAKRABORTY A, DIXIT M, AURBACH D, et al. Airíonna catóide cruinne na n-ábhar cisealach ocsaíd a thuar ag baint úsáide as feidhm dlús meta-GGA SCAN. npj Ábhair Ríomhaireachta, 2018, 4:60.
[18] UIRBEACH A, ABELLAHI A, DACEK S, et al. Bunús struchtúr-leictreonaigh de neamhord cataithe in ocsaídí tras-mhiotail. Fis. An tUrr. Lett., 2017, 119(17):176402.
[19] ASSAT G, TARASCON J M. Tuiscint bhunúsach agus dúshláin phraiticiúla a bhaineann le gníomhaíocht redox anionic i gcadhnraí Li-ian. Fuinneamh an Dúlra, 2018,3(5):373-386.
[20] YABUUCHI N, NAKAYAMA M, TAKEUCHI M, et al. Bunús an chobhsaithe agus an díchobhsaithe in imoibriú redox soladach-staid na hiain ocsaíde do chadhnraí litiam-ian. Nat. Cumann., 2016, 7:13814.
[21] SANNYAL A, AHN Y, JANG J. Staidéar céadphrionsabail ar an siligeán déthoiseach (2D SiGe) mar ábhar anóid de cheallraí ian miotail alcaile. Eolaíocht Ábhar Ríomhaireachtúil, 2019,165:121-128.
[22] LI HONG, HU YONG-SHENG, PAN HUI-LIN, et al. Dul chun cinn taighde ar struchtúr ábhar leictreoid de cheallraí stórála ian sóidiam ag teocht an tseomra. Scientia Sinica Chimica, 2014, 44(8):1269-1279.
[23] WANG YUE-SHENG, XIAO RUI-JUAN, HU YONG-SHENG, et al. P2-Na0.6[Cr0.6Ti0.4]Leictreoid O2 neamhord-neamhordaithe le haghaidh cadhnraí ian sóidiam in-athluchtaithe ardráta. Nat. Cumann., 2015, 6:6954.
[24] WANG QIN-CHAO, MENG JING-KE, YUE XIN-YANG, et al. Tiúnadh P2-ábhar catóide struchtúrtha trí Na-site Mg a chur in ionad cadhnraí Na-ian. J. Am. Ceimic. Soc., 2019,141(2):840-848.
[25] MENDIBOURD A, DELMAS C, HAGENMULLER C. Idirchalú leictriceimiceach agus dí-idirghabháil chré-umhaí NaxMnO2. Preas Acadúil, 1985,57(3):323-331.
[26] SOMERVILLE JW, SOBKOWIAK A, TAPIA-RUIZ N, et al. Nádúr na céime "Z" - i gcatóidí ceallraí Na-ian cisealta. Eolaíocht Fuinnimh & Comhshaoil, 2019,12(7):2223-2232.
[27] Qu JIE, Wang Dong, YANG ZU-GUANG, et al. Coigeartú catóide ilchodach de bharr ian-dhópála-suíomh-éagsúlachta: cás-staidéar ar thollán ciseal Na0.6MnO2 le dópáil Mg2+ ag suíomh Na/Mn. ACS Appl. Mater. Comhéadain, 2019,11(30):26938-26945.
[28] SATO T, SATO K, ZHAO WEN-WEN, et al. Ocsaítí de chineál salann carraige atá neamhord de shalann carraige atá inmheata-chobhsaí agus nanóisíde: athchuairt ar stoichiometric LiMnO2 agus NaMnO2. Iris na Ceimice Ábhar A, 2018, 6(28):13943-13951.
[29] GUIGNARD M, DELMAS C. Ceallra a úsáid chun ocsaídí vanadiam nua a shintéisiú. Roghnaigh Ceimic, 2017,2(20):5800-5804.
[30] Wang PENG-FEI, YAO HU-RONG, LIU XIN-YU, , et al. Geallann neamhord folúntas Na+/ cadhnraí Na-ian ardráta. Dul Chun Cinn Eolaíochta, 2018, 4(3): eaar6018.
[31] KIM H, KIM DJ, Sinsearach DH, et al. Staidéar ab initio ar an idircalú sóidiam agus na céimeanna idirmheánacha i Na0.44MnO2 le haghaidh ceallraí ian sóidiam. Ceimic na nÁbhar, 2012, 24(6):1205-1211.
[32] LI XIN, MA XIAO-HUA, SU DONG, et al. Amharcléiriú díreach ar éifeacht Jahn-Teller mar aon le hordú Na i Na5/8MnO2. Nat. Mater., 2014, 13(6):586-592.
[33] WANG YOUWEI, Wang JUNKAI, ZHAO XIAOLIN, et al. An ró-acmhainneacht muirir de chadhnraí Li-O2 a laghdú trí dhearadh catóide banna-ailínithe. Eolaíocht Fuinnimh & Comhshaoil, 2020,13(8):2540-2548.
[34] ZHENG C, RADHAKRISHNAN B, CHU IH, et al. Éifeachtaí meascáin thrasmhiotail ar ordú Na agus cinéitic ocsaídí P2 ionsraithe. Athbhreithniú Fisiciúil i bhFeidhm, 2017,7(6):064003.
[35] LUN ZHENG-YAN, OUYANG B, CAI ZI-JIAN, et al. Prionsabail dearaidh le haghaidh catóidí salainn carraige Mn bunaithe ar chaitín-neamhord. Ceimic, 2020, 6(1):153-168.
[36] SEO DH, LEE J, URBAN A, et al. Bunús struchtúrach agus ceimiceach na gníomhaíochta redox ocsaigine in ábhair catóide Li-farasbarr cisealta agus neamhord catóide. Nat. Ceimic., 2016, 8(7):692-697.
[37] BAI QIANG, YANG LU-FENG, CHEN HAI-LONG, et al. Staidéir ríomhaireachtúla ar ábhair leictreoid i gcadhnraí sóidiam-ian. Ardábhair Fuinnimh, 2018,8(17):1702998.
