Al2O3包覆对Na0.44MnO2正极材料高温储钠性能的改善

李慧 刘双宇 汪慧明 王博 盛鹏 徐丽 赵广耀 白会涛 陈新 曹余良 陈重学

引用本文: 李慧, 刘双宇, 汪慧明, 王博, 盛鹏, 徐丽, 赵广耀, 白会涛, 陈新, 曹余良, 陈重学. Al2O3包覆对Na0.44MnO2正极材料高温储钠性能的改善[J]. 物理化学学报, 2019, 35(12): 1357-1364. doi: 10.3866/PKU.WHXB201902021 shu
Citation:  LI Hui, LIU Shuangyu, WANG Huiming, WANG Bo, SHENG Peng, XU Li, ZHAO Guangyao, BAI Huitao, CHEN Xin, CAO Yuliang, CHEN Zhongxue. Improved Sodium Storage Performance of Na0.44MnO2 Cathode at a High Temperature by Al2O3 Coating[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(12): 1357-1364. doi: 10.3866/PKU.WHXB201902021 shu

Al2O3包覆对Na0.44MnO2正极材料高温储钠性能的改善

    通讯作者: 陈重学, zxchen_pmc@whu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家电网公司(SGRIDGKJ[2017]841)、国家重点基础研究发展计划(2016YFB0901500)和国家自然科学基金(21875171, 21673165)资助项目

摘要: Na0.44MnO2具有特殊的三维隧道结构和良好的化学稳定性,是一种理想的钠离子电池正极材料。本文研究了Na0.44MnO2正极材料的高温电化学性能,采用液相法对Na0.44MnO2正极材料进行Al2O3包覆改性,并通过电化学、形貌分析、结构分析、化学成分表征等方法研究Al2O3包覆的改性机制。结果表明:Al2O3包覆层有效地隔离了Na0.44MnO2与电解液的直接接触,缓解了高温下锰的溶解,从而维持了稳定的电极/溶液界面结构。Na0.44MnO2@Al2O3在55 ℃下的电化学性能相比未包覆Na0.44MnO2有显著提升:循环100次后容量保持率达79.2%,远高于未包覆的66.5%;在10C (1C = 120 mAh∙g-1)的大电流密度下放电比容量达到63.6 mAh∙g-1,而未包覆的仅有12.3 mAh∙g-1

English

    1. [1]

      Palomares, V.; Serras, P.; Villaluenga, I.; Hueso, K. B.; Carretero-González, J.; Rojo, T. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5884. doi: 10.1039/c2ee02781j

    2. [2]

      Pan, H.; Hu, Y. S.; Chen, L. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2338. doi: 10.1039/c3ee40847g

    3. [3]

      Slater, M. D.; Kim, D.; Lee, E.; Johnson, C. S. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 947. doi: 10.1002/adfm.201200691

    4. [4]

      方永进, 陈重学, 艾新平, 杨汉西, 曹余良.物理化学学报, 2017, 33, 211. doi: 10.3866/PKU.WHXB201610111Fang, Y.; Chen, Z.; Ai, X.; Yang, H.; Cao, Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 211. doi: 10.3866/PKU.WHXB201610111

    5. [5]

      Nayak, P.K.; Yang, L.; Brehm, W.; Adelhelm, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 102. doi: 10.1002/anie.201703772

    6. [6]

      Delmas, C. Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1703137. doi: 10.1002/aenm.201703137

    7. [7]

      Pu, X.; Wang, H.; Zhao, D.; Yang, H.; Ai, X.; Cao, S.; Chen, Z.; Cao, Y. Small 2019, 1805427. doi: 10.1002/smll.201805427

    8. [8]

      刘双, 邵涟漪, 张雪静, 陶占良, 陈军.物理化学学报, 2018, 34, 581. doi: 10.3866/PKU.WHXB201711222Liu, S.; Shao, L.; Zhang, X.; Tao, Z.; Chen, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34, 581. doi: 10.3866/PKU.WHXB201711222

    9. [9]

      Fang, Y.; Chen, Z.; Xiao, L.; Ai, X.; Cao, Y.; Yang, H. Small 2018, 14, 1703116. doi: 10.1002/smll.201703116

    10. [10]

      Ni, Q.; Bai, Y.; Wu, F.; Wu, C. Adv. Sci. 2017, 4, 1600275. doi: 10.1002/advs.201600275

    11. [11]

      Li, H.; Bai, Y.; Wu, F.; Ni, Q.; Wu, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 27779. doi: 10.1021/acsami.6b09898

    12. [12]

      Kim, H.; Kim, D. J.; Seo, D. H.; Yeom, M. S.; Kang, K.; Kim, D. K.; Jung, Y. Chem. Mater. 2012, 24, 1205. doi: 10.1021/cm300065y

    13. [13]

      He, X.; Wang, J.; Qiu, B.; Paillard, E.; Ma, C.; Cao, X.; Liu, H.; Stan, M. C.; Liu, H.; Gallash, T.; et al. Nano Energy 2016, 27, 602. doi: 10.1016/j.nanoen.2016.07.021

    14. [14]

      Zhou, X.; Guduru, R. K.; Mohanty, P. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 2757. doi: 10.1039/c3ta01134h

    15. [15]

      Ma, G.; Zhao, Y.; Huang, K.; Ju, Z.; Liu, C.; Hou, Y.; Xing, Z. Electrochim. Acta 2016, 222, 36. doi: 10.1016/j.electacta.2016.11.048

    16. [16]

      Sauvage, F.; Laffont, L.; Tarascon, J. M.; Baudrin, E. lnorg. Chem. 2007, 46, 3289. doi: 10.1021/ic0700250

    17. [17]

      Thackeray, M. M. Prog. Solid State Chem. 1997, 25, 1. doi: 10.1016/S0079-6786(97)81003-5

    18. [18]

      Li, X.; Xu, Y.; Wang, C. J. Alloys Compd. 2009, 479, 310. doi: 10.1016/j.jallcom.2008.12.081

    19. [19]

      Yamada, A.; Tanaka, M.; Tanaka, K.; Sekai, K. J. Power Sources 1999, 81-82, 73. doi: 10.1016/S0378-7753(99)00106-8

    20. [20]

      Capitaine, F.; Gravereau, P.; Delmas, C. Solid State Ion. 1996, 89, 197. doi: 10.1016/0167-2738(96)00369-4

    21. [21]

      Gummow, R. J.; Thackeray, M. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 1178. doi: 10.1149/1.2054893

    22. [22]

      Cao, Y.; Xiao, L.; Wang, W.; Choi, D.; Nie, Z.; Yu, J.; Saraf, L. V.; Yang, Z.; Liu, J. Adv. Mater. 2011, 23, 3155. doi: 10.1002/adma.201100904

    23. [23]

      Jiang, X.; Liu, S.; Xu, H.; Chen, L.; Yang, J.; Qian, Y. Chem. Commun. 2015, 51, 8480. doi: 10.1039/c5cc02233a

    24. [24]

      Chen, Z.; Yuan, T.; Pu, X.; Yang, H.; Ai, X.; Xia, Y.; Cao, Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 11689. doi: 10.1021/acsami.8b00478

    25. [25]

      Yuan, T.; Zhang, J.; Pu, X.; Chen, Z.; Tang, C.; Zhang, X.; Ai, X.; Huang, Y.; Yang, H.; Cao, Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 34108. doi: 10.1021/acsami.8b08297

    26. [26]

      Yuan, A.; Tian, L.; Xu, W.; Wang, Y. J. Power Sources 2010, 195, 5032. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.01.074

    27. [27]

      Guan, D.; Jeevarajan, J.A.; Wang, Y. Nanoscale 2011, 3, 1465. doi: 10.1039/c0nr00939c

    28. [28]

      Myung, S. T.; Izumi, K.; Komaba, S.; Sun, Y. K.; Yashiro, H.; Kumagai, N. Chem. Mater. 2005, 17, 3695. doi: 10.1021/cm050566s

    29. [29]

      Zhou, X.; Xue, J.; Zhou, D.; Wang, Z.; Bai, Y.; Wu, X.; Liu, X.; Meng, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 2689. doi: 10.1021/am1004738

    30. [30]

      熊礼龙, 徐友龙, 张成, 陶韬.物理化学学报, 2012, 28, 1177. doi: 10.3866/PKU.WHXB201203092Xiong, L.; Xu, Y.; Zhang, C.; Tao, T. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 1177. doi: 10.3866/PKU.WHXB201203092

    31. [31]

      Chen, Z.; Qiu, S.; Cao, Y.; Ai, X.; Xie, K.; Hong, X.; Yang, H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 17768, doi: 10.1039/c2jm33338d

    32. [32]

      Song, J.; Xiao, B.; Lin, Y.; Xu, K.; Li, X. Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1703082. doi: 10.1002/aenm.201703082

    33. [33]

      Tan, B. J.; Klabunde, K. J.; Sherwood, P. M. A. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 855. doi: 10.1021/ja00003a019

    34. [34]

      Liu, X.; Wang, J.; Zhang, J.; Yang, S. J. Mater. Sci.-Mater. El. 2006, 17, 865. doi: 10.1007/s10854-006-0041-0

    35. [35]

      Li, J.; Xiong, S.; Liu, Y.; Ju, Z.; Qian, Y. Nano Energy 2013, 2, 1249. doi: 10.1016/j.nanoen.2013.06.003

    36. [36]

      Park, J. H.; Park, K.; Kim, R. H.; Yun, D. J.; Park, S. Y.; Han, D.; Lee, S. S.; Park, J. H. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 10730. doi: 10.1039/c5ta00609k

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  • 发布日期:  2019-12-15
  • 收稿日期:  2019-02-25
  • 接受日期:  2019-04-02
  • 修回日期:  2019-04-02
  • 网络出版日期:  2019-12-10
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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