Investigation of Na<sub>x</sub>Mg<sub>x/2</sub>Mn<sub>1-x/2</sub>O<sub>2</sub> (1.0 > x > 1/3) for Na-Ion Battery Positive Electrodes
Notice bibliographique
Résumé
Introduction Manganese-based layered oxide materials are promising positive electrode for sodium ion batteries. It has been shown that the partial substitution of Mn with Mg can smooth the voltage curve and improve the cycling stability.1 Mg substitution can also induce the activation of the redox reaction of oxide ions.2 In this study, the NaxMgx/2Mn1-x/2O2 (1.0 ≥ x ≥ 1/3) series of layered oxides were synthesized and characterized in Na cells. Experimental Stoichiometric amounts of MgO, MnO and Na2CO3 were combined by ball milling, then heated at 900 ºC in air to obtain samples of NaxMgx/2Mn1-x/2O2. Electrodes were made with active material, PVDF binder, carbon black at a ratio of 8:1:1 and dried under vacuum at 120 ℃ overnight. 1M NaPF6 in a solution of EC, DEC, FEC (volume ratio 3:6:1) was used as electrolyte and Na foil was used as counter/reference electrode. X-ray diffraction (XRD) patterns were measured with a Rigaku Ultima IV X-ray diffractometer equipped with a Cu anode X-ray tube and a diffracted beam monochromator. Results and discussion Figure 1 shows the XRD patterns of NaxMgx/2Mn1-x/2O2 (1.0 ≥ x ≥ 1/3). All the samples were found to be P2-dominant, even when x approachs 1. The sample with x = 2/3 has the highest P2 phase purity. The further x deviates from 2/3, the more impurities are present in the XRD patterns. Figure 2 shows the voltage curve of Na2/3Mg1/3Mn2/3O2. Na2/3Mg1/3Mn2/3O2 was found to have a reversible capacity of ~250 mAh/g (corresponding to a theoretical energy density of approximately 520 Wh/kg) with 80% capacity retention after 20 cycles. The voltage curve exhibits a plateau at > 4 V during the first charge, and a slope between 1.5 V and 3.5 V during discharge. The loss of capacity of the 4 V plateau during cycling indicates irreversible structure changes upon first charging, possibly due to oxygen loss. After about 10 cycles, the 4 V plateau becomes stabilized and the material cycles reversibly. The voltage curve of Na2/3Mg1/3Mn2/3O2 is consistent with the voltage curve of Li2MnO3, wherein all the Mn is also in the 4+ oxidation state. This result is the first report of the reversible sodium extraction from layered manganese oxide materials where all the Mn exist as Mn4+. References 1. J. Billaud et al., Energy Environ. Sci., 7, 1387-1391 (2014) 2. N. Yabuuchi et al., J. Mater. Chem. A, 2, 16851-16855 (2014) Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».