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Understanding and Optimizing Li Substitution in P2‐Type Sodium Layered Oxides for Sodium‐Ion Batteries

Titelangaben

Xu, Mingfeng ; Gammaitoni, Giovanni ; Häfner, Michael ; Villalobos‐Portillo, Eduardo ; Marini, Carlo ; Bianchini, Matteo:
Understanding and Optimizing Li Substitution in P2‐Type Sodium Layered Oxides for Sodium‐Ion Batteries.
In: Advanced Functional Materials. (2025) . - 2425499.
ISSN 1616-3028
DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202425499

Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
4SBATT
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Open Access Publizieren
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Projektfinanzierung: ERC

Abstract

In the quest to improve cathode materials for Na-ion batteries, a family of Li-substituted P2 layered oxides with nominal stoichiometry Na5/6LiyNi5/12-3y/2Mn7/12+y/2O2 (y = 2/18, 3/18, 4/18, 5/18) is studied. The consequences of Li substitution and the challenge of elevating the Na content are explored. Structurally, honeycomb ordering is observed in all samples, while Li induces the loss of Na+/vacancy ordering. Electrochemically, the materials exhibit an increasing trend of polarized hysteresis in the 1st cycle. Semi-simultaneous operando x-ray absorption and diffraction are coupled to appreciate the structural evolution and redox behavior during this process. Li in the transition metal site eliminates phase transitions at high voltage and modifies the activation of O-redox. All samples show anionic redox: as confirmed computationally, in the Li-free sample this is rooted in Ni─O hybridized states, while in the Li-containing samples in O non-bonding states. Composition Na0.745(6)Li0.164(4)Ni0.238(1)Mn0.599(3)O2 proves to have the least O-redox among all, coupled with reduced phase transitions, disordered occupancy of Na sites, and small volume change during cycling, leading to the best balance of cycling stability (≈92% after 100 cycles), capacity (> 100 mAh g−1) and rate capability. This can pave the way for further development of P2 layered oxides with redox-inactive dopants.

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 > Lehrstuhl Anorganische Aktivmaterialien für elektrochemische Energiespeicher - Univ.-Prof. Dr. Matteo Bianchini
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayerisches Zentrum für Batterietechnik - BayBatt
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Aktivmaterialien für elektrochemische Energiespeicher
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 05 Mai 2025 08:28
Letzte Änderung: 29 Jan 2026 14:07
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/93435