Layered Sodium Titanium Trichalcogenide Na2TiCh3 Framework (Ch = S, Se): A Rich Crystal and Electrochemical Chemistry

Autor: Bernhard T. Leube, Elodie Salager, Erwan Chesneau, Gwenaëlle Rousse, Hervé Vezin, Artem M. Abakumov, Jean-Marie Tarascon
Přispěvatelé: Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Aix Marseille Université (AMU)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université de Montpellier (UM), Collège de France - Chaire Chimie du solide et énergie, Chimie du solide et de l'énergie (CSE), Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CEMHTI), Université d'Orléans (UO)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Intéractions la Réactivité et l'Environnement - UMR 8516 (LASIRE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Skolkovo Institute of Science and Technology [Moscow] (Skoltech), Université de Lille, CNRS, Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Intéractions la Réactivité et l'Environnement - UMR 8516 [LASIRE]
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Chemistry of Materials
Chemistry of Materials, 2022, 34 (5), pp.2382-2392. ⟨10.1021/acs.chemmater.1c04374⟩
ISSN: 1520-5002
0897-4756
DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c04374
Popis: International audience; The synthesis and characterization of novel alkaline-rich transition-metal chalcogenides is an intriguing task for solid-state chemists and battery researchers. This class of materials allures by its rich compositional variety, high theoretical capacities, and sometimes surprising electrochemistry. Using electrochemically inactive O3-type Li2TiS3 as a starting point, we embark on the synthesis and electrochemical characterization of five novel chalcogenides: Na2TiS3, Na2TiSe3, Na2ZrS3, Na2ZrSe3, and finally Na1.5[Li0.5Ti]S3. All compounds crystallize in the layered O3 structure type but show different electrochemical activities. In particular, Na2TiS3 proves to be an interesting cathode material: the exchange of Li for Na unlocks electrochemical activity and allows for sustained electrochemical cycling of up to 1.8 Na per formula unit. We elucidate the structural evolution of the NaxTiS3 framework during cycling and find a reversible structural transformation from O3 to O1 stacking of the TiS3 octahedral layers. These findings could help understand the origin of anionic redox activity in the materials based on d0 transition metals while opening another direction toward cathode materials comprising solely abundant elements.
Databáze: OpenAIRE
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