浴火重生：钠离子高电压层状正极材料的涅槃
The following article is from 中国科学杂志社 Author 中国科学材料科学
华中科技大学的李会巧教授团队在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，考察了O3型层状正极材料Na0.7Ni0.35Sn0.65O2的空气稳定性，并通过复烧的方式使在空气中变质的材料复原，系统深入探究了该材料变质-复原的详细过程及机理，为该材料及复烧法在未来工业上的应用提供了借鉴。
钠离子电池由于原料丰富、价格低廉而受到了科研界的广泛关注，并且随着钠离子电池技术日益成熟，其在大规模储能、5G基站等小型静态储能电站、低速电动车等方面显现出了巨大的应用前景。但钠离子电池正极材料普遍较低的能量密度仍然制约着钠离子电池技术实际应用的发展进程。层状过渡金属氧化物（NaxTMO2,TM= 过渡金属或其组合）由于比容量高、易于合成等优点而受到广泛关注。但该类材料普遍表现出的极强的空气敏感性在很大程度上阻碍了其实际应用。
O3型层状正极材料Na0.7Ni0.35Sn0.65O2 (NNSO)在2.0-4.0 V范围内展现了良好的结构稳定性，仅发生简单的O3相到P3相可逆相变，平均工作电压高达3.7 V，这仍然是目前报道的具有最高工作电压的层状材料，展现出了很大的应用潜力，但是该类材料的空气稳定性尚不清楚。
近日，华中科技大学的李会巧教授团队考察了该材料的空气稳定性，并通过复烧的方式使在空气中变质的材料复原，系统深入探究了该材料变质-复原的详细过程及机理。相关工作发表在SCIENCE CHINA Materials （doi：10.1007/s40843-022-2166-9）上。
该工作借助半原位XRD详细考察了层状NNSO材料在空气中的劣化机制，发现该材料的空气稳定性极高，在25℃，80%RH的条件下仅过4小时就完全转化为水化相。然后，作者通过复烧的方式对劣化材料的结构及电化学性能进行修复，结合红外、拉曼、热重以及变温原位XRD等表征手法详细描绘了变质材料在复烧过程中结构恢复的过程及机理。最后，该工作对比了复烧对经空气暴露和泡水处理而劣化的材料的修复效果，提出并验证了复烧过程中Na+的重嵌入过程，指出了劣化材料能够在复烧过程中被修复的关键条件，为NNSO材料及复烧法在未来工业上的应用提供了借鉴。
图1 NNSO材料在空气中变质过程XRD图谱及结构变化示意图。
图2 变质材料经复烧以后的形貌、质量变化，以及变质材料在升温过程中的原位XRD图谱及结构变化示意图。
图3 材料在不同恶化条件处理后进行复烧恢复的效果。
更多详细信息，请登陆期刊官网阅读原文。[点击下方链接或“阅读原文”]