【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】具有低成本優(yōu)勢(shì)的鈉離子電池近年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注。然而鈉離子電池的實(shí)際應(yīng)用仍然受到一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)，比如低的能量密度和未達(dá)到預(yù)期的成本，這些問題主要受限制于正極材料。高電壓P2-Na0.67Ni0.33Mn0.67O2層狀正極材料具有超過600 Wh kg-1的理論能量密度，而被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高能量密度鈉離子電池的良好選擇。然而，該正極材料存在著快速的容量衰減，這限制了其實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)前，針對(duì)該問題研究者已經(jīng)做了一些關(guān)鍵的研究并取得了較好的進(jìn)步，但仍存在高容量與高電壓難以兼得的難題。
 

　　南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院郭少華、周豪慎教授課題組等人提出一種定制化的策略，即選用廉價(jià)且具有功效性的造巖元素(Mg-Al-Ti)進(jìn)行多元微量摻雜，實(shí)現(xiàn)了該材料在兼?zhèn)浯笕萘亢透邏禾匦韵碌姆€(wěn)定循環(huán)。并且通過原位XRD、非原位的HRTEM、以及非原位XAFS探究了其充放電過程中電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。設(shè)計(jì)的Na0.67Ni0.28Mg0.04Al0.02Mn0.64Ti0.02O2表現(xiàn)出140.3 mAh g-1的高可逆容量，并在50個(gè)循環(huán)后容量保持率仍高達(dá)89.0%。基于此, 組裝的鈉離子全電池實(shí)現(xiàn)了303.3 Wh kg-1的高能量密度。此外，作者揭示了大體積相變導(dǎo)致的晶內(nèi)裂紋和進(jìn)一步副反應(yīng)導(dǎo)致的層狀結(jié)構(gòu)向巖鹽結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變可能是容量失效的關(guān)鍵原因。
 

定制化策略及其改善機(jī)制
 

　　該論文由現(xiàn)代工學(xué)院郭少華教授、周豪慎教授團(tuán)隊(duì)完成，以“A Customized Strategy Realizes Stable Cycle of Large-Capacity and High-Voltage Layered Cathode for Sodium-Ion Batteries”為題于2024年09月19日在線發(fā)表在國(guó)際知名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。南京大學(xué)現(xiàn)代工學(xué)院博士后彭波博士為論文第一作者，南京大學(xué)現(xiàn)代工學(xué)院郭少華、周豪慎教授為通訊作者。該項(xiàng)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、江蘇省自然科學(xué)基金委等的支持。