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文 章 信 息
高熵O3型正極非均勻配位環(huán)境抑制層間滑移實現(xiàn)持久鈉存儲
第一作者：趙盛宇
通訊作者：趙玉峰*
單位：上海大學
研 究 背 景
O3 型層狀氧化物因其高能量密度和簡單的合成方法，被認為是鈉離子電池（SIBs）的理想正極材料。然而，它在充放電循環(huán)過程中會發(fā)生復雜的相變和明顯的結構退化，導致嚴重的體積應變和循環(huán)性能低下。此外，大部分O3型正極材料在空氣中不穩(wěn)定，限制了其大規(guī)模商業(yè)化應用。
文 章 簡 介
近日，來自上海大學的趙玉峰教授，在國際知名期刊Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表題為“Inhomogeneous Coordination in High-entropy O3-type Cathodes Enables Suppressed Slab Gliding and Durable Sodium Storage”的研究論文。該研究報道了一種基于高熵設計合成的O3型層狀正極材料（NaNi0.29Cu0.1Mg0.05Li0.05Mn0.2Ti0.2Sn0.11O?）。研究表明，這種獨特的構型具有非均勻的過渡金屬（TM）元素配位環(huán)境，同時理論和實驗證明了其在脫鈉過程中TMO?層的滑移勢壘顯著提高（-0.38 eV vs -0.58 eV），這是高熵氧化物材料具備優(yōu)異結構穩(wěn)定性的根本原因。因此，該材料有效避免了傳統(tǒng)O3型正極材料中的復雜相變（O3-O''3-P3-P''3-P3''-O3''），展現(xiàn)出卓越的結構穩(wěn)定性和完整性，并在準固態(tài)電池中實現(xiàn)了超長循環(huán)壽命（在2 C條件下經(jīng)過1000次循環(huán)后容量保持率為73.2%）。此外，該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性，即使直接在空氣中暴露時，結構和電化學性能幾乎沒有明顯退化。基于該正極材料的Ah級軟包電池經(jīng)過500次循環(huán)后，容量保持率達到83.6%，表明其在商業(yè)化應用中具有巨大潛力。