Angew：通过空位形成的O3相用于稳定富锰层状钠正极材料

Nanoyu

2021-01-23

富锰层状氧化物材料作为低成本、高容量的钠离子电池正极材料具有极大的应用潜力。然而，其通常形成P2相，并受到快速容量衰减的严重阻碍。

近日，美国西北太平洋国家实验室Xiaolin Li，哈佛大学Xin Li，布鲁克海文国家实验室Enyuan Hu，阿贡国家实验室Gui-Liang Xu报道了利用过渡金属（TM）和氧空位的产生以及Na和Li的电化学交换，制备了具有O3相的富Li和Mn的层状钠正极材料。

文章要点

1）实验结果显示，富Mn层状正极材料在钠化/脱钠过程中仍以O3相为主，全固态容量可达220 mAh/g。在2-3.8 V之间具有约160 mAh/g的比容量，250次循环后的容量保持率超过86%。

2）系统的表征和计算研究结果表明，在钠化材料中预先形成的TM和氧空位使得TMs在脱钠和钠化后能够从TM层“可逆”迁移到Na层中的四面体位置。这种迁移产生了亚稳态，提高了O3-P3完全相变的动力学势垒，从而稳定了正极结构和电池性能。

这项工作对空位在TM迁移和相变稳定中的作用提供了重要的见解，为开发高性能和稳定的钠离子电池正极材料提供了重要线索。

参考文献

Biwei Xiao, et al, Vacancy-Enabled O3 Phase Stabilization for Manganese-rich Layered Sodium Cathodes, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202016334

https://doi.org/10.1002/anie.202016334