Facile Electrochemical Mg-Ion Transport in a Defect-Free Spinel Oxide
Facile Electrochemical Mg-Ion Transport in a Defect-Free Spinel Oxide
复制标题
无缺陷尖晶石氧化物中轻松的电化学镁离子传输
DOI：
10.1021/acs.chemmater.2c00237
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发表时间：
2022
影响因子：
8.6
通讯作者：
Lapidus, Saul H.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kwon, Bob Jin;Yin, Liang;Roy, Indrani;Leon, Noel J.;Kumar, Khagesh;Kim, Jae Jin;Han, Jinhyup;Gim, Jihyeon;Liao, Chen;Lapidus, Saul H.
反转，也就是尖晶石氧化物中的镁/锰反位无序，同时导致有利于镁离子迁移的路径被阻塞，提高了扩散的激活势垒，它减少了氧化还原活性金属的数量，限制了尖晶石的最大容量。利用氧化还原活性铬和锰以固溶体形式存在的不同本征晶场稳定性，合成了无反转尖晶石--镁铬锰尖晶石。研究了该尖晶石在高氧化还原电位下对镁离子的可逆(脱)插层能力。反转的减小显著地降低了电化学过电位和电滞回线，并使得在∼2.9V(vs mg/Mg~(2+))处能够利用镁离子重新嵌入时的高电位。结合表征技术发现，尖晶石氧化物的结构、组成和氧化还原的变化与观察到的镁离子的电化学活性是一致的。通过监测同位素25镁尖晶石氧化物中的核磁共振信号，研究了电化学反应中只对晶格镁离子进行选择的量化。我们的发现加深了对镁离子在尖晶石氧化物骨架内输运的理解，并为镁离子在氧化还原电位较高且电化学滞后最小的氧化物晶格中的整体迁移提供了确凿证据。
Inversion, that is, Mg/Mn antisite disorder, in a spinel oxide simultaneously causes blockage of favorable Mg2+migration paths, raising activation barriers for diffusion, and it reduces the number of redox-active metals, limiting the maximum capacity in the spinel. An inversion-free spinel, MgCr1.5Mn0.5O4, was synthesized by exploiting the different intrinsic crystal field stabilization of redox-active Cr and Mn in the form of a solid solution. The capability of the tailored spinel to reversibly (de)intercalate Mg2+at high redox potentials was investigated. The decrease in inversion dramatically lowered the electrochemical overpotential and hysteresis and enabled utilization of high potentials at ∼2.9 V (vs Mg/Mg2+) upon re-intercalation of Mg2+. A combination of characterization techniques reveals that the structural, compositional, and redox changes within the spinel oxide were consistent with the observed electrochemical Mg2+activity. Quantification of selection solely to lattice Mg2+upon the electrochemical reaction was investigated by monitoring nuclear magnetic resonance signals in isotope25Mg-enriched spinel oxides. Our findings enhance the understanding of Mg2+transport within spinel oxide frameworks and provide conclusive evidence for bulk Mg migration in oxide lattices at high redox potentials with minimized electrochemical hysteresis.
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探测 MgCr2–xVxO4 尖晶石氧化物中的电化学镁离子活性
影响因子：
8.6
作者：
Bob Jin Kwon;Ka;Haesun Park;Yimin A. Wu;K. Hawthorne;Haifeng Li;Soojeong Kim;I. Bolotin;T. Fister;P. Zapol;R. Klie;J. Cabana;Chen Liao;S. Lapidus;B. Key;J. Vaughey
通讯作者：
J. Vaughey
MgMn2O4 中阳离子迁移的中子衍射研究
DOI：
--
发表时间：
1976
期刊：
影响因子：
--
作者：
N. Radhakrishnan;A. Biswas
通讯作者：
A. Biswas
影响因子：
8.6
作者：
Kwon, Bob Jin;Yin, Liang;Key, Baris
通讯作者：
Key, Baris
影响因子：
4.3
作者：
Dau, H;Liebisch, P;Haumann, M
通讯作者：
Haumann, M
影响因子：
3.3
作者：
Yao, Koffi P. C.;Lu, Yi-Chun;Shao-Horn, Yang
通讯作者：
Shao-Horn, Yang