通过原位对分布函数和X射线衍射计算机断层扫描揭示磷负极用于钠离子电池的迷人机制
材料科学
2020-01-16 v1
摘要
磷是钠离子电池（SIBs）最有前景的负极材料之一。由于所涉及的结构中仅有一种（Na3P）是晶态的，人们对Na/P循环的结构机制知之甚少。利用原位X射线衍射计算机断层扫描（XRD-CT），并结合Rietveld精修和对分布函数（PDF）方法以及密度泛函理论（DFT）计算，我们揭示了磷的钠化和脱钠机制截然不同。钠化遵循从P经由NaP到Na3P的最低能量热力学路径，而脱钠则遵循动力学控制的脱嵌机制，在此过程中，层状Na3-xP型结构得以维持，直至形成P纳米团簇。使用XRD-CT不仅可以分析负极的三维结构，而且最重要的是，它消除了样品容器和其他电池组分的贡献，这对PDF分析尤为关键。
引用
@article{arxiv.1703.04337,
title = {The intriguing mechanism of phosphorus anodes for sodium ion batteries revealed by operando pair distribution function and X-ray diffraction computed tomography},
author = {Jonas Sottmann and Marco Di Michiel and Helmer Fjellvåg and Lorenzo Malavasi and Serena Margadonna and Ponniah Vajeeston and Gavin Vaughan and David S. Wragg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.04337},
year = {2020}
}
备注
13 pages, 7 figures. ESI uploaded as separate PDF file