Việc phát triển vật liệu cực dương oxit natri mangan nhiều lớp có dung lượng cao và tuổi thọ dài là một trong những chìa khóa để tăng hiệu suất của pin ion natri (SIB), nhưng vẫn là một thách thức lớn. Trong bài báo này, một oxit natri mangan loại P2 pha tạp kali, Na0,8K0,1Mn0,9O2 (NKMO), được phát triển như một vật liệu cực dương có dung lượng cao và tuổi thọ dài cho SIB hiệu suất cao. Oxit natri-kali-mangan Na0,8K0,1Mn0,9O2 được tổng hợp bằng phương pháp phản ứng trạng thái rắn thông thường. Cấu trúc tinh thể và hình thái của vật liệu NKMO đã được nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và quang phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX). Vật liệu NKMO được sử dụng để chế tạo pin dạng đồng xu loại CR2032 và sau đó được đánh giá các đặc tính điện hóa thông qua các phép đo quét thế vòng tuần hoàn (CV), phép đo phổ trở kháng điện hóa (EIS) và phép sạc-xả ở các mật độ dòng điện khác nhau. Vật liệu NKMO có dung lượng sạc và xả ban đầu vượt trội lần lượt là 125 mAh.g-1 và 123 mAh.g-1 trong khoảng 1,5 - 4 V ở mật độ dòng điện 0,1 C. Dung lượng vẫn được duy trì ở mức 100 mAh.g-1 sau 100 chu kỳ. Kết quả cho thấy vật liệu NKMO là vật liệu cực dương đầy hứa hẹn cho pin ion natri.

The development of layered sodium manganese oxide cathode materials with high capacity and long life is one of the keys to boosting the performance of sodium-ion batteries (SIBs), but it remains a great challenge. In this work, a potassium doped P2-type sodium manganese oxide, Na0.8K0.1Mn0.9O2 (NKMO), is developed as a high-capacity and long-lasting cathode for high-performance SIBs. Sodium-potassium-manganese oxide Na0.8K0.1Mn0.9O2 was synthesized by a conventional solid-state reaction method. Crystal structure and morphology of the NKMO material were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The NKMO material was utilized to fabricate CR2032-type coin cells, and later evaluated for its electrochemical characteristics. The electrochemical characteristics of NKMO were evaluated through cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and galvanostatic charging-discharging (GCD) at different current densities on a NEWARE battery testing system. The NKMO material had a superior initial charge and discharge capacity, approximately 130 mAh.g-1 and 125 mAh.g-1, respectively, within the voltage range of 1.5-4 V at a current density of 0.1 C. Remarkably, the capacity remained stable at 100 mAh.g-1 even after 100 cycles. These findings indicate that NKMO is a highly promising cathode material for sodium-ion batteries.