化学学报 ›› 2026, Vol. 84 ›› Issue (1): 64-72.DOI: 10.6023/A25080290 上一篇 下一篇
研究论文
张庆堂a,*(
), 杜纯阳a, 高鹏飞a, 王晓梅b,*(
)
投稿日期:2025-08-26
发布日期:2025-12-02
基金资助:
Qingtang Zhanga,*(
), Chunyang Dua, Pengfei Gaoa, Xiaomei Wangb,*(
)
Received:2025-08-26
Published:2025-12-02
Contact:
* E-mail: zhqt137@lut.edu.cn;wxmei06@163.com
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富锰层状氧化物因比容量高、成本低等优势, 成为备受关注的钠离子电池正极材料. 然而, 该材料在深度脱钠状态下的容量衰减和合成过程中结构易受煅烧温度影响, 为其应用带来了巨大挑战. 本工作采用自蔓延燃烧合成, 通过调控煅烧温度, 制备了一种P2/P3双相结构Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 (NMNO-800)正极材料. X射线衍射结果表明, 煅烧温度的改变可以促使多相材料形成, 当煅烧温度在700和900 ℃时, NMNO-700和NMNO-900分别为P3相结构(空间群R3m)和P2相结构(空间群P63/mmc), 而当煅烧温度为800 ℃时, NMNO-800呈现出稳定的P2/P3双相结构, 经计算确定两相比例分别为42.4%和57.6%. 扫描电子显微镜分析表明, NMNO-800为纳微复合结构, 微米颗粒分布在1.94~2.57 μm之间, 同时微米级片状颗粒表面附着许多纳米颗粒. NMNO-800结合P2相和P3相的优势, 既有P2相的稳定结构, 又具有P3相的高初始容量, 展现出优异的电化学性能. 该材料在0.2 C下表现出165.44 mAh/g的高可逆比容量, 10 C大倍率下仍有89.18 mAh/g的可逆容量, 在0.5 C下循环100次后容量保持率为84.2%, 显著优于单相层状氧化物. 恒流间歇滴定技术(GITT)和电化学阻抗谱(EIS)分析表明, 具有P2/P3双相结构的NMNO-800表现出较高的钠离子扩散系数.
张庆堂, 杜纯阳, 高鹏飞, 王晓梅. 富锰P2/P3双相Na0.67Mn0.9Ni0.1O2自蔓延燃烧合成与储钠性能[J]. 化学学报, 2026, 84(1): 64-72.
Qingtang Zhang, Chunyang Du, Pengfei Gao, Xiaomei Wang. Self-propagating Combustion Synthesis and Sodium Storage Performance of Manganese-rich P2/P3 Biphasic Na0.67Mn0.9Ni0.1O2[J]. Acta Chimica Sinica, 2026, 84(1): 64-72.
| Sample | P2-Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 | P3-Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a/nm | b/nm | c/nm | V/nm3 | a/nm | b/nm | c/nm | V/nm3 | ||
| NMNO-700 | — | — | — | — | 0.285 | 0.285 | 1.679 | 0.11879 | |
| NMNO-800 | 0.287 | 0.287 | 1.122 | 0.08051 | 0.287 | 0.287 | 1.675 | 0.12027 | |
| NMNO-900 | 0.288 | 0.288 | 1.129 | 0.08126 | — | — | — | — | |
| Sample | P2-Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 | P3-Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 | |||||||
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| a/nm | b/nm | c/nm | V/nm3 | a/nm | b/nm | c/nm | V/nm3 | ||
| NMNO-700 | — | — | — | — | 0.285 | 0.285 | 1.679 | 0.11879 | |
| NMNO-800 | 0.287 | 0.287 | 1.122 | 0.08051 | 0.287 | 0.287 | 1.675 | 0.12027 | |
| NMNO-900 | 0.288 | 0.288 | 1.129 | 0.08126 | — | — | — | — | |
| 测试元素 | 样品质量m0/g | 元素含量w/% | 元素物质的量/mol | 物质的量比 |
|---|---|---|---|---|
| Na | 0.1030 | 14.3005% | 6.407×10-4 | 0.65 |
| Mn | 47.0286% | 8.817×10-4 | 0.89 | |
| Ni | 5.6639% | 9.940×10-5 | 0.1 |
| 测试元素 | 样品质量m0/g | 元素含量w/% | 元素物质的量/mol | 物质的量比 |
|---|---|---|---|---|
| Na | 0.1030 | 14.3005% | 6.407×10-4 | 0.65 |
| Mn | 47.0286% | 8.817×10-4 | 0.89 | |
| Ni | 5.6639% | 9.940×10-5 | 0.1 |
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