ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Одним из перспективных катодных материалов для натрий-ионных аккумуляторов является Na3V2(PO4)3 со структурой NASICON, демонстрирующий обратимую ёмкость более 110 мАч/г на высоких токах заряда и разряда в течение десятков тысяч циклов с малой потерей ёмкости [1]. При замещении ванадия на более дешёвый марганец возрастает рабочее напряжение и удельная ёмкость [2]. В данной работе с помощью operando дифракции рентгеновского излучения изучены фазовые превращения в Na3+xMnxV2-x(PO4)3 во время заряда-разряда при разных отсечках по напряжению. В случае гальваностатического циклирования Na3+xMnxV2-x(PO4)3 в пределах потенциалов 2.5 – 3.8 В отн. Na/Na+ при заряде и разряде наблюдаются несколько областей однофазного и двухфазного механизма деинтеркаляции натрия. Извлечение натрия из исходных Na3+xMnxV2-x(PO4)3 приводит к “Na3MnxV2-x(PO4)3” по однофазному механизму. Затем натрий извлекается по двухфазной “Na3MnxV2-x(PO4)3”–“Na2MnxV2-x(PO4)3” реакции. Следует отметить, что около состава “Na2MnxV2-x(PO4)3” наблюдается узкая область твёрдорастворного механизма. Дальнейшее извлечение натрия происходит через двухфазную реакцию с образованием состава “Na1+xMnxV2-x(PO4)3” при заряде до 3.8 В. Обратная реакция внедрения натрия на разряде в этом случае проходит через те же области (де)интеркаляции натрия. Извлечение натрия из Na1+xMnxV2-x(PO4)3 (0.2≤x≤1) осуществляется по однофазному механизму. В случае заряда соединений Na3+xMnxV2-x(PO4)3 (x≥0.4) выше 3.8 В особенности двухфазных реакций сглаживаются при последующих циклах разряда-заряда [3-5]. Таким образом, частичное замещение V3+ на Mn2+ приводит к повышению энергоёмкости соединений Na3+xMnxV2-x(PO4)3 на 10%. Работа выполнена при поддержке РНФ (Грант № 17-73-30006). [1] Saravanan K., C. W. Mason, A. Rudola, K. H. Wong, P. Balaya, Adv. Energy Mater. 2013, 3, p. 444−450. [2] Zhou W., L. Xue, X. Lü, H. Gao, Y. Li, S. Xin, G. Fu, Z. Cui, Y. Zhu, J. B. Goodenough, Nano Lett. 2016, 16 (12), p. 7836-7841 [3] Chen F., Kovrugin, V. M., David, R., Mentré, O., Fauth, F., Chotard, J.-N., Masquelier, C. Small Methods. 2018, 2, p. 1800218 [4] Zakharkin M V., Drozhzhin O A., Tereshchenko I V., Chernyshov D, Abakumov A M., Antipov E V., Stevenson K J. ACS Appl. Energy Mater. 2018, 11 (1), p. 5842-5846 [5] Zakharkin M.V., Drozhzhin O.A., Ryazantsev S., Antipov E.V., Stevenson K.J. J. Power Sources 2020, 470, 1–8
№ | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
---|