SCMs|钠离子电池正极材料: 钾离子掺杂且{001}面稳定的中空多面体

钠离子电池中, 正极材料至关重要, 在很大程度上决定了整个电池的能量密度等性能. 层状氧化物是钠离子电池中最有潜力的正极材料之一. 然而, 层状氧化物仍面临着不可逆相变、容量低、空气稳定性差和循环寿命短等缺点, 限制了其实际应用. 

近日, 东北师范大学吴兴隆教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文, 成功制备了中空结构的Na_0.62K_0.05Mn_0.7Ni_0.2Co_0.1O₂多面体正极材料. 其中, 少量的大尺寸钾离子实现了对材料中相应钠离子的取代; 镍离子的较高氧化还原电位使得氧化物正极材料能够在空气中稳定保存. 在100 mA g⁻¹电流密度下放电100次后, 仍可保持115.0 mA h g⁻¹的放电比容量. 在500 mA g⁻¹的较大电流密度下, 材料仍然可实现104.1 mA h g⁻¹的较高放电比容量. 

研究结果表明, 充放电过程中, 氧化物正极材料的P2到O2的相变得到了有效地抑制. 同时钾离子在层间的嵌入掺杂, 使得氧化物正极的钠离子层间距增大, 提升了钠离子的迁移速率. 因此, Na_0.62K_0.05Mn_0.7Ni_0.2Co_0.1O₂应用于钠离子电池正极时展现出较大的吸引力和应用前景.

文章信息

Huang, ZX., Zhang, XL., Zhao, XX. et al. Hollow Na_0.62K_0.05Mn_0.7Ni_0.2Co_0.1O₂ polyhedra with exposed stable {001} facets and K riveting for sodium-ion batteries. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-022-2157-8

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