南开大学李福军教授课题组今日JACS

固相电化学界普遍存在两相转变反应，但在钠离子电池(SIBs)中，由于大尺寸Na⁺的抽出和插入，常会引起结构的劣化重排，从而导致严重的局部应变、裂纹和容量衰减。

近日，南开大学李福军教授通过在TMO₂层中掺入Ni和Ti，合成了用于SIBs的正极材料P‘2-Na_0.653NMT。

研究发现，O(2p)-Mn(3d-e_g*)在P‘2-Na_0.653NMT中的增强杂化提高了其结构稳定性，收缩了TMO₂板层，扩大了Na层间距，缓解了MnO₆八面体的Jahn−-Teller扭曲。相变势垒的减弱导致高电压下P‘2-Na_0.348NMT到OP4-Na_0.104NMT的稳态固溶体路径，以及低电压下P’2↔P“2的相变被抑制。P‘2-Na_0.653NMT的单相转化途径也有利于Na+的转运。

基于氧化还原对Mn³⁺/Mn⁴⁺和Ni²⁺/Ni³⁺，P‘2-Na_0.653NMT具有很大的可逆容量(185 mA h g⁻¹)，并具有出色的倍率性能和卓越的循环稳定性。

在层状氧化物中，相变过程中的稳态固溶体途径很少被报道，这将为获得先进的正极材料提供一种新的途径。

参考文献

Meng Ren, et al, Homeostatic Solid Solution in Layered Transition-Metal Oxide Cathodes of Sodium-Ion Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2022

https://doi.org/10.1021/jacs.2c09725