阿贡国家实验室Chem. Mater.：MgCr2-xVxO4尖晶石氧化物中的Mg离子活性

兔兔

2019-12-30

二价镁和氧之间的强亲和力阻碍了镁在氧化物尖晶石中的迁移，这表明有必要探索用于镁离子电极材料的新型固体晶格化学。美国阿贡国家实验室的John T. Vaughey和Baris Key等人通过理论和实验证明了在Cr-尖晶石中具有合适活化能的阳离子迁移率，而V的氧化还原电位适用于目前有限的非水电解质。通过控制结构、组成和复杂程度，合成了一种MgCrVO₄尖晶石固溶体，与纳米复合材料不同的是，它可以将晶格中各过渡金属的优点结合在一起。通过简单的固态反应和少量非活性的富Cr或富V组分成功地合成了尖晶石。利用热和阳极稳定的Mg（TPFA）₂/三甘醇二甲醚电解质进行高温电化学反应，并降低界面处和界面之间的动力学势垒，从而观察Mg在设计晶格中的嵌入行为。通过探测局域和长程结构以及晶格中V和Cr电子态的演化，证实了MgCrVO₄具有部分可逆性的脱镁。表征实验还提供了发生（脱）插层反应的直接证据，这种插层反应除了在电荷作用下形成表面岩盐相外，没有发生任何主要的竞争性转换反应或质子插入晶格。这些关于Mg²⁺活性的发现为设计Mg尖晶石氧化物材料提供了更多机会，同时强调了识别可逆性挑战根源的必要性，这些挑战包括但不限于相稳定性，特别是带电状态，界面处的势垒，电解质稳定性和去溶剂化现象共同阻碍了其作为正极材料的使用。

Bob Jin Kwon, Ka-Cheong Lau, Haesun Park, Yimin A. Wu, Krista L. Hawthorne, Haifeng Li, Soojeong Kim, Igor L. Bolotin, Timothy T. Fister, Peter Zapol, Robert F. Klie, Jordi Cabana, Chen Liao, Saul H. Lapidus, Baris Key, John T. Vaughey. Probing Electrochemical Mg-ion Activity in MgCr2-xVxO4 Spinel Oxides. Chemistry of Materials 2019.

DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b04206

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.9b04206