稀土掺杂P2型层状钠离子电池正极材料及其电化学性能研究

由于锂资源的匮乏,钠离子电池因其丰富的钠资源储量、低廉的价格受到了人们的广泛关注.其中,P2型层状氧化物被认为是一种非常有前途的正极材料.但Mn^(3+)的Jahn-Teller效应会导致相变和结构坍塌,使得电池寿命下降.本研究采用稀土元素对三元锰铁系层状正极材料进行结构调控,采用快速微波辅助法设计Sm掺杂取代Mn的Na_(0.67)Mn_(0.58)Cu_(0.1)Fe_(0.3)Sm_(0.02)O_(2),加速钠离子在电化学反应过程中的扩散,提高材料的倍率性能.在1.0 A/g的高电流密度下,Na_(0.67)Mn_(0.58)Cu_(0.1)Fe_(0.3)Sm_(0.02)O_(2)的放电容量大幅提高.此外,Sm和Cu取代有效缓解了材料在循环过程中的Jahn-Teller效应,提高了材料的循环稳定性.Na_(0.67)Mn_(0.58)Cu_(0.1)Fe_(0.3)Sm_(0.02)O_(2)在200 mA/g条件下,经过100圈循环后容量保持率高达69.8%.稀土元素的加入成功改善了P2型层状氧化物电极的电化学性能.