view in publisher's site

NASICON Na3V2(PO4)3 Enables Quasi-Two-Stage Na+ and Zn2+ Intercalation for Multivalent Zinc Batteries

Identifying positive electrode materials capable of reversible multivalent electrochemistry in electrolytes containing divalent ions such as Mg2+, Ca2+, and Zn2+ at high operating potentials remains an ongoing challenge in “beyond lithium-ion” research. Herein, we explore the Zn2+ charge-storage mechanism of a vanadium-based Na+ superionic conductor (NASICON), Na3V2(PO4)3. By using X-ray synchrotron techniques to unravel potential-dependent structure–property relationships, we ascribe the reversible electrochemical behavior of Na3V2(PO4)3 to a quasi-two-stage intercalation process that involves both Na+ and Zn2+. Initial charging of Na3V2(PO4)3 leads to a Na+-extracted phase corresponding to NaV2(PO4)3, whereas subsequent discharge results predominantly in Na+ intercalation followed by Zn2+ intercalation. Operando X-ray diffraction of Na3V2(PO4)3 was used to study the phase changes associated with the first charge/discharge process, and ex situ measurements were used to precisely link the changes in the crystal structure to a quasi-two-stage intercalation of Na+ and Zn2+. The corresponding changes in the V-oxidation state, V-O coordination, and the presence of Zn2+ were confirmed by X-ray absorption spectroscopy. The results of this work present a comprehensive understanding of the charge-storage properties for a well-established NASICON structure that confers both the high capacity (∼100 mA h g–1) and high potential (1.35 and 1.1 V vs Zn/Zn2+).

NASICON Na۳V۲ (PO۴)۳ به کواسی - دو مرحله‌ای Na + و Zn۲ + اتصال برای باتن‌های روی چند ظرفیتی

شناسایی مواد الکترود مثبت که قادر به الکتروشیمی چند ظرفیتی برگشت‌پذیر در الکترولیت حاوی یون‌های دو ظرفیتی مانند Mg۲ +، Ca۲ + و Zn۲ + در پتانسیل‌های عملیاتی بالا باشند، یک چالش مداوم در تحقیقات "فراتر از یون لیتیوم" باقی می‌ماند. هرین، ما مکانیزم ذخیره‌سازی بار Zn۲ + یک رسانای ابریونی Na + بر پایه وانادیوم (NASICON)، Na۳V۲ (PO۴)۳. با استفاده از تکنیک‌های سینکروترون اشعه ایکس برای حل روابط ساختار - ویژگی وابسته به پتانسیل، ما رفتار الکتروشیمیایی برگشت‌پذیر Na۳V۲ (PO۴)۳ را به یک فرآیند میان لایه‌ای شبه دو مرحله‌ای نسبت می‌دهیم که هم شامل Na + و هم Zn۲ + است. شارژ اولیه Na۳V۲ (PO۴)۳ منجر به فاز استخراج Na + مطابق با NaV۲ (PO۴)۳ می‌شود، در حالی که تخلیه متعاقب عمدتا در Na + درج و سپس Zn۲ + درج می‌شود. پراش اشعه ایکس از Na۳V۲ (PO۴)۳ برای مطالعه تغییرات فازی مرتبط با فرآیند بار / تخلیه اول استفاده شد، و اندازه‌گیری‌های درجا برای پیوند دقیق تغییرات در ساختار بلوری به یک میان لایه‌ای شبه دو مرحله‌ای Na + و Zn۲ + استفاده شد. تغییرات مربوطه در حالت اکسیداسیون V، هماهنگی V - O و حضور Zn۲ + توسط طیف‌سنجی جذب اشعه ایکس تایید شد. نتایج این کار درک جامعی از خواص ذخیره‌سازی بار برای یک ساختار به خوبی تثبیت‌شده NASICON ارایه می‌دهد که هم ظرفیت بالا (۱۰۰ mA h g - ۱)و هم پتانسیل بالا (۱.۳۵ و ۱.۱ V در مقابل Zn / Zn۲ +)را به هم متصل می‌کند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله General Chemical Engineering
  • ترجمه مقاله General Chemical Engineering
  • مقاله مهندسی شیمی عمومی
  • ترجمه مقاله مهندسی شیمی عمومی
  • مقاله General Chemistry
  • ترجمه مقاله General Chemistry
  • مقاله شیمی عمومی
  • ترجمه مقاله شیمی عمومی
  • مقاله Materials Chemistry
  • ترجمه مقاله Materials Chemistry
  • مقاله شیمی مواد
  • ترجمه مقاله شیمی مواد
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.