作为镁阴极的锆石型AB04材料

本公开涉及用于阴极即，mg、ca和na阴极的组合物的用途。

背景技术：

1、便携式消费电子产品和电动汽车的快速增长需要以更低的成本存储更多能量的新的电池技术。与基于锂离子的技术相比，基于多价金属如mg的能量储存解决方案可以显著增加能量密度。可采用密度泛函理论计算来系统地评估一组用于mg/ca/na阴极应用的锆石化合物的性能，如热力学稳定性、离子扩散率和电压。基于计算，eucro4、ycro4、yvo4锆石化合物表现出优异的mg2+迁移率(扩散活化能为107、121和71mev)。在mg离子电池中观察到eucro4、ycro4、yvo4和scvo4锆石化合物的电化学响应。插层到yvo4中的ca2+和na+表现出62和78mev的低扩散活化势垒，揭示用于ca和na可再充电电池的潜在阴极。

2、寻找具有良好mg固态迁移率的高性能mg阴极一直是一个挑战。不合适的mg阴极已经成为实现高性能mg电池的限制因素，该高性能mg电池能够满足能量储存应用如电动车辆的需求。尖晶石mgti2s4是目前领先的mg阴极，理论容量为224mah/g，实验测量的电压相对于mg2+/mg为1.2v，并且理论预测的迁移势垒为615mev。然而，仍然需要改善的阴极。

技术实现思路

1、本发明人在本文中开发了至少部分解决上述问题的系统和方法。在第一实施例中，形成用于阴极的组合物mxabo4，所述组合物包括：组合物abo4，其中m选自由以下组成的群组：ca、mg和na，其中m插层有abo4，其中x大于或等于0，其中a包括选自由以下组成的群组的至少一者：dy、er、sm、nd、tm、pr、gd、sc、y、eu、ho、tb、bi、lu、la、yb、ce、zr、hf、th、u、ce、in、tl、pa、pu、ba、pb和sr，其中b包括选自由以下组成的群组的至少一者：b、p、v、cr、as、si、ge、n、nb、mo、ru、sb、w、re、bi、mn、fe、se、tc、sn和co，并且其中所述组合物abo4具有四方结构。

2、在某些实施例中，m是使用固态方法制成的mg，并且所述组合物abo4是eucro4、euvo4、yvo4或scvo4。在其他替代实施例中，m是使用溶胶-凝胶方法制成的mg，并且所述组合物abo4是eucro4、euvo4或yvo4。

3、应当理解，提供以上简要描述是为了以简化形式介绍将在具体实施方式中进一步描述的一些概念。它并非意味着标识所要求主题的关键或基本特征，所要求主题的范围唯一地由在具体实施方式之后的权利要求书来限定。此外，所要求主题并不限于解决上文或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方案。

技术特征：

1.一种组合物mxabo4，其包含：

2.根据权利要求1所述的组合物，其中a是eu、y、yb、sc或它们的组合。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中b是cr。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中b是v。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是eucro4且m是mg，并且所述eucro4是使用固态方法制成的。

6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是euvo4且m是mg，并且所述euvo4是使用固态方法制成的。

7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是yvo4且m是mg，并且所述yvo4是使用固态方法制成的。

8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是scvo4且m是mg，并且所述scvo4是使用固态方法制成的。

9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是ybvo4且m是mg，并且所述ybvo4是使用固态方法制成的。

10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是eucro4且m是mg，并且所述eucro4是使用溶胶-凝胶方法制成的。

11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是euvo4且m是mg，并且所述euvo4是使用溶胶-凝胶方法制成的。

12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是yvo4且m是mg，并且yvo4是使用溶胶-凝胶方法制成的。

13.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是ycro4且m是mg。

14.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是eucro4且m是ca，并且所述eucro4是使用固态方法制成的。

15.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是euvo4且m是ca，并且所述euvo4是使用固态方法制成的。

16.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是yvo4且m是ca，并且所述yvo4是使用固态方法制成的。

17.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是scvo4且m是ca，并且所述scvo4是使用固态方法制成的。

18.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是ybvo4且m是ca，并且所述ybvo4是使用固态方法制成的。

19.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是eucro4且m是ca，并且所述eucro4是使用溶胶-凝胶方法制成的。

20.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是euvo4且m是ca，并且所述euvo4是使用溶胶-凝胶方法制成的。

21.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是yvo4且m是ca，并且yvo4是使用溶胶-凝胶方法制成的。

22.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是ycro4且m是ca。

23.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是yvo4且m是ca。

24.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是eucro4且m是na，并且所述eucro4是使用固态方法制成的。

25.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是euvo4且m是na，并且所述euvo4是使用固态方法制成的。

26.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是yvo4且m是na，并且所述yvo4是使用固态方法制成的。

27.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是scvo4且m是na，并且所述scvo4是使用固态方法制成的。

28.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是scvo4且m是na，并且所述scvo4是使用固态方法制成的。

29.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是eucro4且m是na，并且所述eucro4是使用溶胶-凝胶方法制成的。

30.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是euvo4且m是na，并且所述euvo4是使用溶胶-凝胶方法制成的。

31.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是yvo4且m是na，并且yvo4是使用溶胶-凝胶方法制成的。

32.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是ycro4且m是na。

33.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物abo4是yvo4且m是na。

34.一种阴极，其包括根据权利要求1所述的组合物。

技术总结
一种组合物MxABO<subgt;4</subgt;可以包括：组合物ABO<subgt;4</subgt;，其中M选自由以下组成的群组：Ca、Mg和Na，其中M插层有ABO<subgt;4</subgt;，其中x大于或等于0，其中A包括选自由以下组成的群组的至少一者：Dy、Er、Sm、Nd、Tm、Pr、Gd、Sc、Y、Eu、Ho、Tb、Bi、Lu、La、Yb、Ce、Zr、Hf、Th、U、Ce、In、Tl、Pa、Pu、Ba、Pb和Sr，其中B包括选自由以下组成的群组的至少一者：B、P、V、Cr、As、Si、Ge、N、Nb、Mo、Ru、Sb、W、Re、Bi、Mn、Fe、Se、Tc、Sn和Co，并且其中所述组合物ABO<subgt;4</subgt;具有四方结构。

技术研发人员：K·A·派尔森,G·塞德,A·C·鲁特,J·X·沈,D·莎丽,J·金姆,Q·陈
受保护的技术使用者：加利福尼亚大学董事会
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21