杨勇Nat Commun：工程化Na+层间距用于稳定钠离子电池的Mn基层状正极

Nanoyu

2021-08-12

层状过渡金属氧化物是锂/钠/钾离子电池最重要的正极材料。抑制充放电过程中的不良相变是合理设计高性能层状氧化物正极的关键和根本挑战。

近日，厦门大学杨勇教授，Ming-Sheng Wang报道了以P2-Na_0.67MnO₂为模型材料，研究了Na⁺层间距的变化对层状氧化物电化学性能的影响。

文章要点

1）研究人员提出了一种无害的水介质策略来增加P2-Na_0.67MnO₂中的Na⁺层间距。所得样品具有页岩状结构（S-NMO）、手风琴状形貌和优异的电化学性能。在没有任何进一步的电极/电解质改进的情况下，S-NMO具有181 mAh g⁻¹的高比容量，在0.1 C下100次循环后没有明显的容量衰减，具有出色的倍率性能，以及3000次循环的长循环稳定性（容量保持率为83%）。

2）原位同步X射线衍射（XRD）和非原位魔角旋转核磁共振（MAS NMR）结果表明，S-NMO电极在充放电过程中沿c轴呈现零应变特性，体积变化量仅为1.96%。

3）这种水介质策略策略也适用于其他锰、铁基层状氧化物，如Na_0.67Zn_0.1Mn_0.9O₂和Na_0.67Fe_0.1Mn_0.9O₂。此外，获得的S-NMO正极可以储存在潮湿的空气中，从而降低了锰基层状氧化物的制造和储存成本。

参考文献

Zuo, W., Liu, X., Qiu, J. et al. Engineering Na+-layer spacings to stabilize Mn-based layered cathodes for sodium-ion batteries. Nat Commun 12, 4903 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25074-9

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25074-9