Sb掺杂O3型Na_(0.9)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Ti_(0.2)O_(2)钠离子电池正极材料

摘要

提高钠离子电池正极材料的循环稳定性和比容量是实现其广泛应用的关键,基于引入特定杂元素可优化正极材料结构稳定性和比容量的策略,本研究采用便捷的固相反应法制备O3-Na_(0.9)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Ti_(0.2)O_(2)(NMTSbx,x=0,0.02,0.04,0.06)系列层状氧化物正极材料,对比研究了Sb掺杂对Na_(0.9)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Ti_(0.2)O_(2)正极材料储钠性能的影响。测试结果表明,引入Sb后过渡金属层中氧原子之间的静电斥力减小,晶格间距扩大,有利于Na+的脱嵌。且掺杂Sb所造成的强电子离域降低了整个系统的能量,获得了更有利于循环充放电的稳定性结构。在2.0~4.2 V测试范围下,未掺杂的NMTSb0在1C(240mA·g^(-1))倍率下初始放电比容量为122.8mAh·g^(-1),200圈循环后容量保持率仅为41.5%,掺杂后的NMTSb_(0.04)在1C倍率下初始放电比容量达到135.2 mAh·g^(-1),200圈循环后容量保持率为70%,掺杂后材料的放电容量明显提高,循环寿命显著延长。本研究有助于推动钠离子电池的进一步发展。