Récemment, Yu Hong, Du Chengfeng de la Northwestern Polytechnical University et Wu Xinglong de la Northeast Normal University ont publié sur ACS Nano une étude sur la synthèse in situ de matériaux cathodiques à haute tension et à fort grossissement de Na3V2 (PO4) 3 (NVCP) substitué au Cr par solution solide. MXène. La feuille bidimensionnelle MXene de solution bimétallique Cr et V fournit non seulement les matières premières que sont le métal et le carbone, mais sert également de modèle de croissance du NVCP, formant finalement une excellente structure de NVCP à double réseau de carbone. La diffraction des rayons X in situ (DRX in situ) et la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) ont été utilisées pour étudier la transition de phase de décharge de charge, la structure électronique et la migration des ions sodium (Na+) avant et après la substitution du Cr.
Fig. 2 In situ XRD study of charge discharge process: (a) and (c) are NVP; (b) And (d) are NVCP.
Il a été constaté que la substitution du Cr modifie l'ordre Na+ du site Na2 et forme une phase intermédiaire supplémentaire pendant la charge/décharge, réduisant ainsi la barrière énergétique de la migration du Na+ à proximité du site Cr. Par conséquent, la diffusion de Na+ dans le NVCP est de 2 à 3 ordres de grandeur supérieure à celle du NVP. En NVCP, même à très fort grossissement (200 C) et basse température (− 20 ° C), deux plates-formes d'oxydation stables de 3,4 V et 4,0 V peuvent être obtenues. Par rapport au NVP, le NVCP a considérablement amélioré les performances de grossissement et de circulation. Lorsque la densité de courant du NVCP est de 1 C, la capacité spécifique est de 119 mA g − 1 et la densité d'énergie atteint 410 Wh kg − 1 (la densité de puissance est de 407 W kg − 1), dépassant la limite théorique de densité d'énergie de NVP (≈ 394 Wh kg − 1) ; Lorsque la densité de courant est de 200 C, la densité de puissance est de 68975 W kg − 1 (la densité énergétique atteint 230 Wh kg − 1) ; À une densité de courant de 10 C, 1 500 cycles peuvent être stabilisés. Dans le même temps, le NVCP présente également d'excellentes performances à basse température et des performances de batterie complètes.
Figure 3. Étude DFT de NVP et NVCP : (a) et (b) sont la densité d'états ; (c) - (e) est le chemin de migration et la barrière énergétique de Na+.
