SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL - NATURAL SCIENCES

A sub-journal of Science and Technology Development Journal from 2017

Skip to main content Skip to main navigation menu Skip to site footer

 Original Research

HTML

45

Total

14

Share

Performance of full-cell Na-ion with NaNi1/3Mn1/3Co1/3O2 cathode material and different carbonate-based electrolytes






 Open Access

Downloads

Download data is not yet available.

Abstract

The battery performance not only depend on the electrodes nature but also depend on the choice of electrolyte consisting of salts and organic solvents. The development of electrolytes compatible with both cathode and anode materials is essential for enhancing the performance of practical full-cell Na-ion batteries. Among electrode with difference Ni/Mn/Co ratio, NaNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC) showed the best stable cycling. Besides, carbonaceous anode materials such as hard carbon (HC) are attracting due to it low cost, high gravity/volumetric capacity. In this work, the electrochemical performance of full-cell Na-ion including NMC as cathode and HC as anode was studied in difference carbonate-based electrolytes with 2wt%FEC as additive. The cathode material was synthesized by sol-gel reaction following a calcination at 900oC for 12 hours. X-ray diffraction result of the synthesized sample indicates a layered structure with mutual O3 and P2 phase intergrowth and the dominant phase is O3. The impurity phase NiO also presents with negligeable content. In half-cell configuration with sodium metal anode, the material exhibited a typical staircase chargedischarge profile in various electrolytes. The highest capacity of 106 mAh/g with stable clycing up to 50 cycles was obtained in the electrolyte NaClO4 1 M/PC+2wt%FEC. However, this electrolyte couldn't enable the cycling the full-cell HC||NMC due to the incompatibility with HC anode. In consequence, the initial capacity of full-cell in this electrolyte was only 30 mAh/g and significantly decreased in consecutive cycles. Meanwhile, the electrolytes without PC or with low PC content tend to improve the charge/discharge capacity and the cycle life as well. Indeed, full-cell HC||NMC using NaClO4 1M/EC-DMC (1:1) + 2wt%FEC electrolyte exhibited the highest capacity of 90 mAh/g and excellent capacity retention (90% of the initial capacity) after 50 cycles. Additionally, the full-cell could deliver capacity of 55 mAh/g at high rate up to 2C.

GIỚI THIỆU

Xã hội hiện đại với các thiết bị điện tử và xe điện có nhu cầu rất lớn về nguồn điện hóa học để đảm bảo nguồn cung năng lượng. Vì vậy pin sạc đã trở thành một bộ phận chính yếu trong các thiết bị điện thoại, máy tính xách tay… Pin sạc Li-ion (LIB) từ khi ra đời đã thể hiện các ưu điểm vượt trội hơn so với các dòng pin sạc khác là kích thước nhỏ gọn, dung lượng lưu trữ rất lớn, tuổi thọ phóng sạc dài do vậy có thị trường ngày càng lớn. Trong tương lai, các nguồn năng lượng hóa học có mật độ năng lượng lớn như LIB nhờ ưu thế sức điện động và dung lượng riêng cao sẽ được sử dụng cho các thiết bị cần công suất lớn hơn như xe điện hay hệ thống lưu trữ và hòa điện lưới. Tuy nhiên, sự phát triển của LIB hiện nay dù vẫn đang tiếp tục cải tiến nhưng gần như đã chạm giới hạn về vật liệu đồng thời đã có những thách thức về việc thiếu hụt kim loại lithium nếu tiếp tục phát triển trên quy mô lớn các sản phẩm LIB cho xe điện, trạm lưu trữ 1 , 2 . Trong bối cảnh đó, việc tiếp tục tìm kiếm các nguồn năng lượng hóa học mới thay thế là quan trọng và pin sạc trên cơ sở sodium được xem là ứng viên có triển vọng lớn.

Pin sạc Na-ion (NIB) có thành phần hóa học tương tự với LIB nhưng sử dụng ion Na + để mang điện tích cho phép giải quyết được vấn đề nguồn nguyên liệu, giảm giá thành của pin đến mức dễ chấp nhận hơn vì sự sẵn có của kim loại và hợp chất sodium 3 , 4 , 5 , 6 . Vật liệu điện cực dương sử dụng cho NIB vẫn kế thừa các nghiên cứu của LIB trước đây với các cấu trúc lớp, spinel, olivine… Các vật liệu cấu trúc lớp có khả năng ứng dụng rộng rãi hơn vì có dung lượng riêng lớn, điện thế cao và tính linh hoạt trong việc điều chỉnh tính chất điện hóa thông qua điều chỉnh thành phần điện cực 5 , 7 , 8 , 9 , 10 .

Vật liệu NaNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 (NMC) là vật liệu được phát triển từ vật liệu của LIB thương mại LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 . Vật liệu này có dung lượng riêng cao, 110–140 mAh/g tùy theo vùng thế hoạt động và tính ổn định cấu trúc cao hơn so với các thành phần khác 11 , 12 . Tuy nhiên, vật liệu này có đặc tính chuyển pha phức tạp và độ nhạy ẩm cao đòi hỏi nghiêm ngặt trong bảo quản và chế tạo điện cực 12 , 13 , 14 . Mặc dù vậy, sự đa dạng trong thành phần pha của vật liệu gần như không làm thay đổi tính chất điện hóa của nó. Sử dụng phương pháp tổng hợp sol-gel có khả năng chế tạo vật liệu điện cực với kích thước đồng đều, kích thước nano và có khả năng áp dụng được cho vật liệu NMC 15 , 16 .

Ngoài việc chú trọng tổng hợp được vật liệu điện cực dương có cấu trúc mong muốn, nghiên cứu tính chất điện hóa trong pin hoàn chỉnh là bước quan trọng để đánh giá đúng khả năng sử dụng thực tế của vật liệu và hiệu năng của chúng 17 , 18 , 19 . Hiệu năng của pin hoàn chỉnh có thể bị ảnh hưởng từ việc lựa chọn chất điện giải vì một số chất điện giải có thể thích hợp cho điện cực dương trong khi một số khác thích hợp cho điện cực âm. Do vậy, nghiên cứu này tập trung vào tổng hợp và đánh giá vật liệu NMC trong NIB dạng bán pin và pin hoàn chỉnh với điện cực âm là cacbon cứng (hard carbon, HC); bên cạnh đó, bước đầu đánh giá ảnh hưởng của dung môi propylene carbonate (PC) đến tính chất điện hóa của pin hoàn chỉnh.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Tổng hợp vật liệu điện cực NMC

Quy trình sol-gel để tổng hợp tiền chất gồm các bước được trình bày sau đây. NaOH (Merck, >99%) cùng với các muối kim loại chuyển tiếp Ni(NO 3 ) 2 .6H 2 O, Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O, (CH 3 COO) 2 Mn.4H 2 O (Sigma-Aldrich, >99%) và tác nhân tạo phức là citric acid (Merck, >99%) được cân theo tỷ lệ hợp thức được hòa tan vào một lượng vừa đủ nước cất sau đó đun nóng đến 80 o C trên bếp từ có khuấy ở tốc độ 300 rpm. Khi dung dịch gần bão hòa, kềm hóa dung dịch bằng dung dịch NH 3 25% đến khi pH trong khoảng 6–7 thì dừng và tiếp tục khuấy đến khi xuất hiện gel trong suốt màu tím nhạt. Gel sau đó được nung ở 400 o C trong 24 giờ để phân hủy thành hỗn hợp tiền chất gồm các pha trung gian và oxide kim loại. Hỗn hợp tiền chất được nghiền mịn và bảo quản trong bình hút ẩm.

Trong giai đoạn phản ứng pha rắn, bột tiền chất được cho vào chén nung nhôm oxide và gia nhiệt ở tốc độ 10 o C/phút đến 900 o C và giữ trong 12 giờ. Sau đó, chén nung được lấy ra khỏi lò và đem vào buồng chuyển tiếp của buồng thao tác chân không (glovebox, GP Campus - Jacomex) để làm nguội về nhiệt độ phòng bằng khí argon. Sản phẩm được nghiền mịn và bảo quản trong môi trường khí argon của glovebox.

Phân tích cấu trúc và hình thái của vật liệu

Vật liệu tổng hợp được phân tích bằng Nhiễu xạ tia X (XRD) để xác định thành phần pha trên thiết bị D8 Advanced – Bruker tại Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. Mẫu được phân tích bởi bức xạ CuKα (λ = 1,5406 Å) và được quét với tốc độ 0,02 o /0,25s trong khoảng 2θ = 10–70 o . Giản đồ nhiễu xạ được xử lý trừ nền, loại bỏ ảnh hưởng của K β và so sánh với giản đồ chuẩn trên phần mềm X’pert Highscore Plus phiên bản 3.0. Thông số mạng được tính bằng phần mềm Celref phiên bản 3.0.

Vật liệu được đánh giá hình thái, cấu trúc hạt, và bề mặt thu được bằng phương pháp Hiển vi điện tử quét (SEM) trên máy S4800 – Hitachi, Nhật Bản. Sự phân bố của các nguyên tố và thành phần của vật liệu được phân tích từ kết quả Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) (H-7593 – Horiba). SEM và EDX được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu triển khai, Khu công nghệ cao TP. Hồ Chí Minh.

Đánh giá tính chất điện hóa của vật liệu NMC

Màng điện cực dương phủ trên lá Al được chế tạo bằng kỹ thuật Doctor Blade. Hỗn hợp điện cực được chuẩn bị gồm vật liệu điện cực NMC, carbon dẫn C65 và chất kết dính poly(vinylidene fluoride)-co-hexafluoropropylen (PVdF-HFP) theo tỷ lệ 80:15:5 được phối trộn bằng kỹ thuật lắc với bi sắt trong một lượng vừa đủ dung môi N -methyl-2-pyrrolidone (NMP) đến khi tạo hỗn hợp đồng nhất có độ nhớt phù hợp. Màng Al được sấy ở 100 o C trong 12 giờ, sau đó đục thành màng điện cực tròn đường kính 12 mm, mật độ 4-5 mg/cm 2 .

Pin mô hình cúc áo CR2032 được sử dụng để đánh giá tính chất điện hóa của vật liệu trong bán pin và pin hoàn chỉnh. Trong bán pin, điện cực dương là màng điện cực được chế tạo như trên, điện cực âm là sodium kim loại (Sigma Aldrich, 99,9%, dạng viên ngâm trong dầu hỏa) và hai điện cực được ngăn cách bởi hai màng lọc thủy tinh Whatman tẩm chất điện giải. Pin hoàn chỉnh cũng được lắp ráp tương tự nhưng sử dụng màng điện cực âm là HC (Kuranode, 9 µm, Seino, Nhật Bản) thay cho anot sodium. Màng điện cực âm HC đường kính 12 mm cũng được chế tạo trên lá Al bằng kỹ thuật Doctor Blade sử dụng chất kết dính PVdF theo quy trình tương tự màng điện cực dương với tỷ lệ HC: carbon dẫn C65: chất kết dính = 90:5:5. Mật độ vật liệu hoạt điện trên lá Al là 2,5-2,7 mg/cm 2 . Tỷ lệ khối lượng vật liệu hoạt điện trên điện cực dương và điện cực âm là khoảng 1,6. Quá trình lắp pin được thực hiện trong glovebox để tránh ảnh hưởng của oxy và hơi ẩm.

Chất điện giải để sử dụng cho bán pin và pin hoàn chỉnh là dung dịch NaClO 4 1 M hòa tan trong các dung môi carbonate như thể hiện trong Table 1 .

Table 1 Thành phần chất điện giải được sử dụng
STT Muối Dung môi Phụ gia
1 NaClO4 1M PC 2wt%FEC
2 NaClO4 1M PC-EC-DMC (1:1:1) (v/v) 2wt%FEC
3 NaClO4 1M EC-DMC (1:1) (v/v) 2wt%FEC

Tính chất điện hóa của các pin được đánh giá bằng kỹ thuật phóng sạc dòng cố định trên thiết bị đo điện hóa đa năng 16 kênh MPG-2 – Biologics, Pháp. Tốc độ phóng/sạc là C/10 và thay đổi từ C/10 đến 2C để đánh giá tốc độ phóng sạc. 1C = 238 mA/g, tương ứng với tốc độ đan cài là 1 mol ion Na + vào một mol vật liệu hoạt điện trong một giờ. Vùng thế phóng sạc của bán pin là 2-4 V (so với Na + /Na) và của pin hoàn chỉnh là 1,5-3,85 V.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Cấu trúc lớp được hình thành từ phản ứng giữa các tiền chất sodium và kim loại chuyển tiếp trong đó các nguyên tử oxy sắp xếp lục phương xếp chặt và các ion sodium và kim loại chuyển tiếp luân phiên lấp đầy vào các lỗ trống bát diện giữa các lớp liền kề. Sự hình thành cấu trúc lớp có thể được đánh giá bằng phương pháp XRD.

Figure 1 . Giản đồ XRD của vật liệu tổng hợp NaNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2

Figure 1 trình bày kết quả phân tích XRD của vật liệu tổng hợp. Các mũi nhiễu xạ được đánh dấu phù hợp với giản đồ chuẩn của pha O3 (PDF No. 00-054-0887) và P2 (PDF No. 01-071-1281). Pha O3 và P2 là các dạng khác nhau của cấu trúc lớp trong đó ion Na + có số phối trí 6 với các nguyên tử oxygen giữa hai lớp liền kề có thể có cấu hình bát diện trong pha O3 hoặc lăng trụ trong pha P2 do sự trượt lên nhau giữa các lớp 20 . Dựa vào cường độ peak có thể nhận thấy pha O3 chiếm hàm lượng lớn hơn nhiều so với pha P2. Ngoài ra, mũi nhiễu xạ được kí hiệu * xuất hiện tại vị trí 2θ 37 o , 43 o và 63 o cho thấy sự hiện diện của NiO. Hàm lượng các pha tạp P2 và NiO có thể đánh giá là khá thấp, khoảng 5% dựa vào cường độ tương đối của các peak chính của các pha. Như vậy, mẫu được tổng hợp có thành phần pha hoạt tính O3 chiếm hàm lượng lớn và hàm lượng pha tạp là không đáng kể. Pha O3 có kiểu ô mạng lục phương, nhóm không gian R-3m, thông số mạng được tính từ kết quả XRD là: a = b = 2,9240 Å; c = 15,9649 Å; V = 118,21 Å 3 .

Figure 2 . Ảnh SEM (a-c) và phổ EDX (d) của vật liệu tổng hợp

Hình thái bề mặt của vật liệu được xem xét trên ảnh SEM ( Figure 2 a-c). Ảnh SEM cho thấy các hạt hình đa diện không đồng đều với kích thước vài micromet và được tạo thành từ sự kết lại của các hạt sơ cấp với kích thước nhỏ hơn. Do giai đoạn thực hiện nung pha rắn ở nhiệt độ cao nên sự phân bố kích thước hạt khá rộng, các hạt lớn kích thước vài micromet nằm xen kẽ với các hạt kích thước dưới 1 micromet.

Phân tích EDX ( Figure 2 d) cho thấy sự có mặt đầy đủ của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp trong mẫu, gồm Ni, Mn và Co. Kết quả phân tích EDX cũng giúp xác định công thức của mẫu: Na 1.03 Mn 0.35 Ni 0.35 Co 0.30 O 2.05 , phù hợp với công thức mong muốn và tỉ lệ của các tiền chất.

Figure 3 . Đường cong phóng sạc của vật liệu trong các chu kỳ ở tốc độ C/10 sử dụng chất điện giải NaClO 4 1M/EC-DMC (1:1)+2wt%FEC ở dạng bán pin Na||NMC

Figure 4 . Đường cong phóng sạc ở tốc độ C/10 trong chu kì 1 (a) và dung lượng riêng theo số chu kỳ (b) đối với bán pin Na||NMC sử dụng các hệ điện giải khác nhau

Ở dạng bán pin, đường cong phóng sạc thu được trong các dung môi đều giống nhau với sự xuất hiện của các vùng thế phẳng cho thấy nhiều sự chuyển pha phức tạp trong quá trình hoạt động điện hóa của vật liệu 12 , 21 ( Figure 4 a). Dạng của đường cong phóng sạc không thay đổi sau nhiều chu kỳ phóng sạc liên tục, cho thấy cấu trúc ổn định không bị thay đổi trong suốt quá trình đan cài/giải phóng ion Na + ( Figure 3 ). Dung lượng riêng của vật liệu trong các dung môi được thể hiện trong Figure 4 b. Dung lượng riêng ban đầu đạt được trong dung môi PC là 106 mAh/g. Dung lượng riêng của vật liệu gần như giảm khi giảm hàm lượng PC. Dung lượng riêng ổn định đạt được của các chất điện giải chứa dung môi EC-PC-DMC và EC-DMC lần lượt là 99 và 80 mAh/g. Khả năng duy trì dung lượng riêng của điện cực gần như không phụ thuộc vào dung môi điện giải. Dung lượng riêng của vật liệu NMC đều duy trì trên 90% giá trị ổn định sau 50 chu kỳ phóng sạc liên tục ( Figure 4 b). Khả năng duy trì dung lượng riêng cao của vật liệu NMC do vùng thế phóng sạc thích hợp, phù hợp với các nghiên cứu trước 11 , 12 .

Figure 5 . Tính năng điện hóa của pin hoàn chỉnh HC||NMC trong chất điện giải chứa dung môi PC (a), EC-PC-DMC (1:1:1) (b) và EC-DMC (1:1) (c)

Tuy nhiên, với hệ pin hoàn chỉnh HC || NMC sử dụng chất điện giải chứa dung môi PC và hệ ba dung môi EC-PC-DMC có tính năng thấp hơn hẳn so với hệ bán pin ( Figure 5 a-b). Đường cong phóng sạc bị biến dạng, quá thế tăng cao và dung lượng giảm mạnh sau 20 chu kỳ. Dung lượng riêng của pin đạt được khoảng 25 mAh/g (tính cho vật liệu NMC) ở chu kỳ 1 và giảm đến 15 mAh/g sau 20 chu kỳ trong dung môi PC. Tuy nhiên, để đạt được dung lượng này, pin hoàn chỉnh phải phóng điện đến thế thấp dưới đến 0,5 V. Trong dung môi EC-PC-DMC, pin hoàn chỉnh chỉ cung cấp dung lượng riêng khoảng 10 mAh/g. Kết quả này cho thấy chất điện giải chứa nhiều PC có khả năng không hỗ trợ tốt cho hoạt động của pin hoàn chỉnh. Điều này có thể do độ nhớt cao của PC làm tăng quá thế của anode HC và sự hình thành lớp bề mặt liên diện điện giải – điện cực (SEI, Solid Electrolyte Interface) trên HC không bền.

Khi thay đổi chất điện giải chứa dung môi EC-DMC (1:1) + 2 wt%FEC, có thể nhận thấy pin hoàn chỉnh HC||NMC hoạt động tốt, gần như đạt được giá trị như trong dung môi PC ( Figure 5 b). Điều này có thể là do EC-DMC có độ dẫn cao và tương thích hơn với vật liệu anot HC 22 , 23 . Dung lượng riêng đạt được gần 100 mAh/g và 95 mAh/g tương ứng ở tốc độ C/25 và C/10 (tính cho vật liệu NMC). Dung lượng riêng của pin hoàn chỉnh vẫn duy trì ở 55 mAh/g khi tăng tốc độ dòng lên 2C. Ngoài ra, khi tốc độ dòng trở lại C/10, dung lượng riêng của pin hoàn chỉnh tăng trở lại giá trị ban đầu và tiếp tục duy trì tốt sau 50 chu kỳ ( Figure 6 ).

Figure 6 . Dung lượng riêng của pin hoàn chỉnh HC||NMC ở các tốc độ khác nhau. Chất điện giải NaClO 4 1M/EC-DMC (1:1) + 2 wt%FEC

KẾT LUẬN

Vật liệu NaNMC được tổng hợp thành công với cấu trúc pha chính là O3 và một lượng nhỏ pha P2 đồng kết tinh nhưng sự hiện diện của pha P2 gần như không ảnh hưởng đến dạng đường cong phóng sạc. Đối với hệ bán pin Na||NMC, dung lượng riêng đạt được tương ứng 106 mAh/g, 99 mAh/g và 80 mAh/g trong các chất điện giải chứa NaClO 4 nồng độ 1 M trong các dung môi EC-PC+ 2wt%FEC, EC-PC-DMC (1:1:1) + 2wt%FEC và EC-DMC (1:1) +2wt%FEC. Tuy nhiên, pin hoàn chỉnh HC||NaNMC chỉ thể hiện hoạt động tốt trong dung môi EC-DMC (1:1) + 2wt%FEC với dung lượng riêng cao nhất 106 mAh/g và duy trì tốt trong 50 chu kỳ. Bước đầu cho thấy đây là dung môi thích hợp để nghiên cứu pin hoàn chỉnh với điện cực dương NaNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 và carbon cứng làm điện cực âm.

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DMC Dimetyl cacbonat

EC Etylen cacbonat

EDX Phổ tán xạ năng lượng tia X

FEC Fluoroetylen cacbonat

HC Cacbon cứng

LIB Pin sạc Li-ion

NIB Pin sạc Na-ion

NMC NaNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2

NMP -metyl-2-pyrrolidon

PC Propylen cacbonat

PVdF-HFP Poly(vinyliden fluorua)-co-hexafluoropropylen

SEM Hiển vi điện tử quét

SEI Solid Electrolyte Interface

XRD Nhiễu xạ tia X

XUNG ĐỘT LỢI ÍCH

Các tác giả xác nhận hoàn toàn không có xung đột về lợi ích.

ĐÓNG GÓP CỦA CÁC TÁC GIẢ

Nguyễn Lê Minh: thực hiện thí nghiệm, thu thập kết quả, xử lý kết quả;

Nguyễn Văn Hoàng: xử lý kết quả, chuẩn bị bản thảo, gửi bài;

Nguyễn Thanh Nhân, Trần Văn Mẫn, Lê Mỹ Loan Phụng: đóng góp chuyên môn, chỉnh sửa bản thảo.

LỜI CÁM ƠN

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh thông qua đề tài mã số NV2019-18-10.

References

  1. Etacheri V, Marom R, Elazari R, Salitra G, Aurbach D. Challenges in the development of advanced Li-ion batteries: A review. Energy Environ Sci. 2011;4(9):3243. Google Scholar
  2. Scrosati B, Garche J. Lithium batteries: Status, prospects and future. J Power Sources. 2010;195(9):2419-2430. Google Scholar
  3. Ellis BL, Nazar LF. Sodium and sodium-ion energy storage batteries. Curr Opin Solid State Mater Sci. 2012;16(4):168-177. Google Scholar
  4. Zhou H. New energy storage devices for post lithium-ion batteries. Energy Environ Sci. 2013;6(8):2256. Google Scholar
  5. Yabuuchi N, Kubota K, Dahbi M, Komaba S. Research development on sodium-Ion batteries. Chem Rev. 2014;114(23):11636-11682. PubMed Google Scholar
  6. Nithya C, Gopukumar S. Sodium ion batteries: a newer electrochemical storage. Wiley Interdiscip Rev Energy Environ. 2015;4(3):253-278. Google Scholar
  7. Liu Y, Liu X, Wang T, Fan LZ, Jiao L. Research and application progress on key materials for sodium-ion batteries. Sustain Energy Fuels. 2017;1(5):986-1006. Google Scholar
  8. Han MH, Gonzalo E, Singh G, Rojo T. A comprehensive review of sodium layered oxides: powerful cathodes for Na-ion batteries. Energy Environ Sci. 2015;8(1):81-102. Google Scholar
  9. Zhu Q, Nan BH, Shi Y, Zhu Y, Wu S, He L, Deng Y, Wang L, Chen Q, Lu Z. Na3V2(PO4)3/C nanofiber bifunction as anode and cathode materials for sodium-ion batteries. J Solid State Electrochem. 2017;21(10):2985-2995. Google Scholar
  10. Ali G, Lee JH, Susanto D, Choi SW, Cho BW, Nam KW, Chung KY. Polythiophene-wrapped olivine NaFePO4 as a cathode for Na-ion batteries. ACS Appl Mater Interfaces. 2016;8(24):15422-15429. PubMed Google Scholar
  11. Hwang JY, Yoon CS, Belharouak I, Sun YK. A comprehensive study of the role of transition metals in O3-type layered Na[NixCoyMnz]O2 (x = 1/3, 0.5, 0.6, and 0.8) cathodes for sodium-ion batteries. J Mater Chem A. 2016;4(46):17952-17959. Google Scholar
  12. Sathiya M, Hemalatha K, Ramesha K, Tarascon JM, Prakash AS. Synthesis, structure, and electrochemical properties of the layered sodium insertion cathode material: NaNi1/3Mn1/3Co1/3O2. Chem Mater. 2012;24(10):1846-1853. Google Scholar
  13. Hoang NV, Hanh NTN, Nguyen HLT, Man TV, Phung LML. Sol-gel NaNi1/3Mn1/3Co1/3O2 as potential cathode material for Na-ion batteries: Effect of cooling process on structure and electrochemical properties. Vietnam J Chem. 2018;7:484-490. Google Scholar
  14. Rangasamy VS, Thayumanasundaram S, Locquet JP, Seo JW. Influence of sol-gel precursors on the electrochemical performance of NaMn0.33Ni0.33Co0.33O2 positive electrode for sodium-ion battery. Ionics. 2017;23(3):645-653. Google Scholar
  15. Hashem AM, Abdel-Ghany AE, Abuzeid HM, Ehrenberg H, Mauger A, Groult H, Julien CM. LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 synthesized by sol-gel method: Structure and electrochemical properties. ECS Trans. 2013;50(24):91-96. Google Scholar
  16. Cao X, Zhao Y, Zhu L, Xie L, Cao X, Xiong S, Wang C. Synthesis and characterization of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 as cathode materials for Li-ion batteries via an efficacious sol- gel method. Int J Electrochem Sci. 2016;11:5267-5278. Google Scholar
  17. Wang H, Xiao Y, Sun C, Lai C, Ai X. A type of sodium-ion full-cell with layered NaNi0.5Ti0.5O2 cathode and pre-sodiated hard carbon anode. RSC Adv. 2015;5:106519-106522. Google Scholar
  18. Mu L, Xu S, Li Y, Hu YS, Li H, Chen L, Huang X. Prototype Sodium-ion batteries using an air-stable and Co/Ni-free O3-layered metal oxide cathode. Adv Mater. 2015;27(43):6928-6933. PubMed Google Scholar
  19. Pang G, Nie P, Yuan C, Shen L, Zhang X, Zhu J, Ding B. Enhanced performance of aqueous sodium-ion batteries using electrodes based on the NaTi2(PO4)3/MWNTs-Na0.44MnO2 system. Energy Technol. 2014;2(8):705-712. Google Scholar
  20. Delmas C, Fouassier C, Hagenmuller P. Structural classification and properties of the layered oxides. Physica B+C. 1980;99:81-85. Google Scholar
  21. Nguyen HV, Nguyen HTN, Huynh NLT, Phan ALB, Van Tran M, Le PML. A study of the electrochemical kinetics of sodium intercalation in P2/O1/O3-NaNi1/3Mn1/3Co1/3O2. J Solid State Electrochem. 2019;24:57-67. Google Scholar
  22. Komaba S, Murata W, Ishikawa T, Yabuuchi N, Ozeki T, Nakayama T, Ogata A, Gotoh K, Fujiwara K. Electrochemical Na insertion and solid electrolyte interphase for hard-carbon electrodes and application to Na-ion batteries. Adv Funct Mater. 2011;21(20):3859-3867. Google Scholar
  23. Ponrouch A, Marchante E, Courty M, Tarascon JM, Palacín MR. In search of an optimized electrolyte for Na-ion batteries. Energy Environ Sci. 2012;5(9):8572-8583. Google Scholar


Author's Affiliation
Article Details

Issue: Vol 4 No 4 (2020): Under Publishing
Page No.: 744-752
Published: Oct 17, 2020
Section: Original Research
DOI: https://doi.org/10.32508/stdjns.v4i4.893

 Copyright Info

Creative Commons License

Copyright: The Authors. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0., which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

Funding data


 How to Cite
Nguyen, H., Nguyen, M., Tran, M., Tran, N., & Le, P. (2020). Performance of full-cell Na-ion with NaNi1/3Mn1/3Co1/3O2 cathode material and different carbonate-based electrolytes. Science and Technology Development Journal - Natural Sciences, 4(4), 744-752. https://doi.org/https://doi.org/10.32508/stdjns.v4i4.893

 Cited by



Article level Metrics by Paperbuzz/Impactstory
Article level Metrics by Altmetrics

 Article Statistics
HTML = 45 times
Download PDF   = 14 times
View Article   = 0 times
Total   = 14 times