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P2-type layered high-entropy oxides as sodium-ion cathode materials

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Wang, Junbo ; Dreyer, Sören L. ; Wang, Kai ; Ding, Ziming ; Diemant, Thomas ; Karkera, Guruprakash ; Ma, Yanjiao ; Sarkar, Abhishek ; Zhou, Bei ; Gorbunov, Mikhail V. ; Omar, Ahmad ; Mikhailova, Daria ; Presser, Volker ; Fichtner, Maximilian ; Hahn, Horst ; Brezesinski, Torsten ; Breitung, Ben ; Wang, Qingsong:
P2-type layered high-entropy oxides as sodium-ion cathode materials.
In: Materials Futures. Bd. 1 (September 2022) Heft 3 . - No. 035104.
ISSN 2752-5724
DOI: https://doi.org/10.1088/2752-5724/ac8ab9

Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Nachwuchsgruppe Lehrstuhl für Anorganische Aktivmaterialien electrochemischer Speicher Dr. Qingsong Wang
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Abstract

P2-type layered oxides with the general Na-deficient composition Na x TMO2 (x < 1, TM: transition metal) are a promising class of cathode materials for sodium-ion batteries. The open Na+ transport pathways present in the structure lead to low diffusion barriers and enable high charge/discharge rates. However, a phase transition from P2 to O2 structure occurring above 4.2 V and metal dissolution at low potentials upon discharge results in rapid capacity degradation. In this work, we demonstrate the positive effect of configurational entropy on the stability of the crystal structure during battery operation. Three different compositions of layered P2-type oxides were synthesized by solid-state chemistry, Na0.67(Mn0.55Ni0.21Co0.24)O2, Na0.67(Mn0.45Ni0.18Co0.24Ti0.1Mg0.03)O2 and Na0.67(Mn0.45Ni0.18Co0.18Ti0.1Mg0.03Al0.04Fe0.02)O2 with low, medium and high configurational entropy, respectively. The high-entropy cathode material shows lower structural transformation and Mn dissolution upon cycling in a wide voltage range from 1.5 to 4.6 V. Advanced operando techniques and post-mortem analysis were used to probe the underlying reaction mechanism thoroughly. Overall, the high-entropy strategy is a promising route for improving the electrochemical performance of P2 layered oxide cathodes for advanced sodium-ion battery applications.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Aktivmaterialien für elektrochemische Energiespeicher
Forschungseinrichtungen > Forschungszentren > Bayerisches Zentrum für Batterietechnik - BayBatt
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Forschungszentren
Titel an der UBT entstanden: Nein
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Eingestellt am: 02 Nov 2022 07:30
Letzte Änderung: 03 Nov 2022 12:15
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/72580