Monitoring the crystal structure and the electrochemical properties of Na3(VO)2(PO4)2F through Fe3+ substitution
NGUYEN, Long H. B.
Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux [ICMCB]
Laboratoire réactivité et chimie des solides - UMR CNRS 7314 UPJV [LRCS]
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie [RS2E]
Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux [ICMCB]
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OLCHOWKA, Jacob
Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux [ICMCB]
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Advanced Lithium Energy Storage Systems - ALISTORE-ERI [ALISTORE-ERI]
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NGUYEN, Long H. B.
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OLCHOWKA, Jacob
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CARLIER, Dany
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MASQUELIER, Christian
Laboratoire réactivité et chimie des solides - UMR CNRS 7314 UPJV [LRCS]
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CROGUENNEC, Laurence
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Langue
en
Article de revue
Ce document a été publié dans
ACS Applied Materials & Interfaces. 2019-10-11, vol. 11, n° 42, p. 38808-38818
Washington, D.C. : American Chemical Society
Résumé en anglais
We here present the synthesis of a new material, Na3(VO)Fe(PO4)2F2, by the sol–gel method. Its atomic and electronic structural descriptions are determined by a combination of several diffraction and spectroscopy techniques ...Lire la suite >
We here present the synthesis of a new material, Na3(VO)Fe(PO4)2F2, by the sol–gel method. Its atomic and electronic structural descriptions are determined by a combination of several diffraction and spectroscopy techniques such as synchrotron X-ray powder diffraction and synchrotron X-ray absorption spectroscopy at V and Fe K edges, 57Fe Mössbauer, and 31P solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy. The crystal structure of this newly obtained phase is similar to that of Na3(VO)2(PO4)2F, with a random distribution of Fe3+ ions over vanadium sites. Even though Fe3+ and V4+ ions situate on the same crystallographic position, their local environment can be studied separately using 57Fe Mössbauer and X-ray absorption spectroscopy at Fe and V K edges, respectively. The Fe3+ ion resides in a symmetric octahedral environment, while the octahedral site of V4+ is greatly distorted due to the presence of the vanadyl bond. No electrochemical activity of the Fe4+/Fe3+ redox couple is detected, at least up to 5 V, whereas the reduction of Fe3+ to Fe2+ has been observed at ∼1.5 V versus Na+/Na through the insertion of 0.5 Na+ into Na3(VO)Fe(PO4)2F2. Comparing to Na3(VO)2(PO4)2F, the electrochemical profile of Na3(VO)Fe(PO4)2F2 in the same cycling condition shows a smaller polarization which could be due to a slight improvement in Na+ diffusion process thanks to the presence of Fe3+ in the framework. Furthermore, the desodiation mechanism occurring upon charging is investigated by operando synchrotron X-ray diffraction and operando synchrotron X-ray absorption at V K edge.< Réduire
Mots clés en anglais
Na+ diffusivity
solid-state NMR
synchrotron X-ray diffraction
Na3V2(PO4)2F3
Na3(VO)2(PO4)2F
Fe3+ substitution
sodium-ion batteries
sol−gel synthesis
Fe 3+ -substitution
sol-gel synthesis
Na + diffusivity
Projet Européen
Na-Ion bAttery Demonstration for Electric Storage
Project ANR
Spectromètre EXAFS Rapide pour Cinétiques Chimiques
Laboratory of excellency for electrochemical energy storage - ANR-10-LABX-0076
Batteries à ions sodium pour des robots télécommandés - ANR-13-DESC-0001
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Origine
Importé de halUnités de recherche