P2-Type Na<sub>2/3</sub>Fe<sub>1/3</sub>Mn<sub>1/3</sub>Co<sub>1/3</sub>O<sub>2</sub> As a New Positive Electrode for Na-Ion Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Introduction A number of P2-type layered cathode materials have been synthesized as possible candidates for Na-ion battery application. These include Na2/3CoO2 [1], Na2/3Fe1/2Mn1/2O2 [2], Na2/3Co2/3Mn1/3O2 [3] among others. Each of these systems each have a unique set of promising characteristics. We have found another promising candidate for a practical Na-ion cathode material. Na2/3Mn1/3Fe1/3Co1/3O2was synthesized and was found to have high energy density, good cycling stability and low polarization. Experimental Phase pure samples were prepared by conventional solid state reaction at 950 °C in O2 from stoichiometric amounts of Na2O2, MnO2, Fe3O4 and Co3O4. X-ray diffraction (XRD) patterns were measured under Ar gas in a gas-tight sample holder. Electrodes were prepared from a slurry with 80% by weight active material, 12% Super-P carbon black and 8% PVDF binder dissolved in NMP. The slurry was then coated on Al foil using a coating bar with a 0.006" gap and dried in air for several hours at 120 °C. 2325 coin-type cells were constructed using 1M NaClO4(98% purity) dissolved in PC electrolyte with 2% by volume FEC. Two Celgard 3501 separators, one blown microfiber separator (3M Company) and a sodium foil counter electrode (Aldrich) were used. Cells were cycled with constant 10 mA/g current in indicated voltage ranges. Results and Discussion Figure 1 shows an XRD pattern of Na2/3Mn1/3Co1/3Fe1/3O2. The pattern shows no noticeable impurities. The pattern was fit using a Rietveld refinement with the P63/mmc space group. Lattice parameters of a = 2.89 Å and c = 11.1 Å were obtained, corresponding to a bulk density of 4.30 g/mL at 2/3 sodiation. Figure 2 shows the first cycle voltage profile for Na2/3Mn1/3Co1/3Fe1/3O2 when charged to different voltages. It was found that substitution of Co into NaxFe1/2Mn1/2O2causes an increase in average voltage [2, 4]. Upon sodiation from 4.5 V, an average voltage of 3.00 V is achieved with 173 Ah/kg / 745 Ah/L of reversible capacity, yielding an estimated energy density of ~ 520 Wh/kg / 2240 Wh/L. When cycled to 4.0 V, average voltage is 2.77 V but the energy density is reduced to ~ 350 Wh/kg (1510 Wh/L), resulting from less access of the high voltage plateau. Figure 2 also shows some of the consequences of accessing voltages above 4.1V using the current electrolyte formulation. Increasing use of the plateau increases voltage hysteresis and reduces reversibility, as evidenced by the decreasing negative capacity of the subsequent sodiation half-cycle. Ex-situ Mössbauer studies and the electrochemical performance of P2-type Na2/3Fe1/3Mn1/3Co1/3O2will be presented. Figure captions Figure 1 Rietveld refinement of the P2-Na2/3Fe1/3Mn1/3Co1/3O2XRD pattern. Figure 2 First cycle voltage profile of P2-Na2/3Fe1/3Mn1/3Co1/3O2at different cutoff voltages. References [1] R.Berthelot, D. Carlier & C. Delmas, Nature Mat., 10(2011) 74-80. [2] N. Yabuuchi, M. Kajiyama, J. Iwatate, H. Nishikawa, S. Hitomi, r. Okuyama, R. Usui, Y. Yamada and S. Komaba, Nature Mat., 11(2012) 512-517. [3] D. Carlier, J. H. Cheng, R. Berthelot, M. Guignard, M. Yoncheva, R.Stoyanova, B. J. Hwang and C. Delmas, Dalton Trans., 40 (2011) 9306-9312. [4] J.S. Thorne, R.A. Dunlap and M.N. Obrovac, J. Electrochem. Soc., 160 (2012) A361-A367.
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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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».