A Ni-doping-induced phase transition and electron evolution in cobalt hexacyanoferrate as a stable cathode for sodium-ion batteries

文献情報

出版日 2020-12-28
DOI 10.1039/D0CP05665K
インパクトファクター 3.676
著者

Junjie Quan, Enze Xu, Hanwen Zhu, Yajing Chang, Yi Zhu, Pengcheng Li, Zhenjie Sun, Dabin Yu, Yang Jiang


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要旨

Prussian blue analogues are potential competitive energy storage materials due to their diverse metal combinations and wide three-dimensional ion channels. Here, we prepared a new highly crystalline monoclinic nickel-doped cobalt hexacyanoferrate via a feasible and simple one-step co-precipitation method. In the process of sodium-ion de-intercalation, three stable charge and discharge platforms, which are consistent with the cyclic voltammetry performance, are seen for the first time, showing the function of nickel ions in Prussian blue. Furthermore, the charge transfer and structural evolution caused by the transmission of sodium ions were well revealed via ex situ XRD, ex situ XPS, and in situ EIS studies. Simulation calculations are performed relating to the energy band structure and the highest-occupied bonding orbitals of the system in different charge states, revealing the charge and discharge mechanism of the nickel-doped material and the reason for the emergence of the new platform at low voltages. In addition, NaNi0.17Co0.83Fe(CN)6 also delivers a striking capacity of 146 mA h g−1 and superior cyclability, with 93% capacity retention over 100 cycles; it can be considered as a promising alternative cathode material for use in sodium-ion batteries.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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