【摘 要】
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Na0.44MnO2具有原料丰富、合成简单、无毒环境友好、结构稳定性高等优势,适合作为水溶液钠离子电池的正极材料.Na0.44MnO2在中性水溶液中的比容量较低(30-40 mAh·g-1),而采
【机 构】
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全球能源互联网研究院有限公司,先进输电技术国家重点实验室,北京102211武汉大学化学与分子科学学院,湖北省电源材料与技术重点实验室,武汉430072;武汉大学动力与机械学院,水力机械过渡过程教育部重
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Na0.44MnO2具有原料丰富、合成简单、无毒环境友好、结构稳定性高等优势,适合作为水溶液钠离子电池的正极材料.Na0.44MnO2在中性水溶液中的比容量较低(30-40 mAh·g-1),而采用碱性电解液可大大提高Na0.44MnO2的可逆比容量(80 mAh·g-1).当我们扩宽碱性电池的充放电窗口(1.95-0.3 V)时,在1.0 V(vs Zn/Zn2+)附近出现一个宽的放电平台,且首周放电比容量高达275 mAh·g-1,远远超出其理论嵌钠容量(121 mAh·g-1).本文我们通过对不同放电深度下的电极进行X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)表征,研究其超额容量的放电机理.结果 表明1.0V以下的低电位放电过程可分为两个阶段:第一阶段为H+在隧道结构中的嵌入,此时隧道结构保持不变,放电曲线上表现为平台区;第二阶段为过量H+的嵌入引起隧道结构破坏,同时伴随着Mn(OH)2相的生成和Na+从结构中释放出来,放电曲线上表现为斜坡区.这一研究结果表明Na0.44MnO2在碱液中的可逆性与下限电位紧密相关,高稳定的Na0.44MnO2材料需要避免H+的嵌入.
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