Chem. Mater.：层状Na2/3(Ni0.25Mn0.75)O2中的Li+/Na+离子交换：一种简单快速合成O3/O2型层状氧化物的方法

兔兔

2021-06-14

通常，固态反应需要高温以克服嵌锂材料形成过程中的能量势垒。因此，传统的高温锂化反应非常耗时耗能，并且经常伴随着不良的副反应。因此，如何在较短的反应时间和较低的反应温度下合成所需结构的含锂正极材料具有至关重要的意义。有鉴于此，卡尔斯鲁厄理工学院滑纬博研究员、Sylvio Indris等人在锂离子电池中部署了具有不同氧层（P2或P3结构）的层状缺钠Na_2/3□_1/3(Ni_0.25Mn_0.75)O₂（□为空位）氧化物。

本文要点：

1）选用层状P3-或p2-型Na_2/3(Ni_0.25Mn_0.75)O₂（NNMO）氧化物作为母材。令人惊讶的是，电极材料与标准电解质LP30（1 M LiPF6 in EC/DMC 1:1 v/v）之间的阳离子交换反应直接发生，从P3或P2相分别生成具有O3或O2结构的缺锂层状Li_2/3(Ni_0.25Mn_0.75)O₂氧化物。数字2和3描述了六边形分层晶胞内沿c方向重复TM平面的数量。

2）采用多种表征技术测定了Li⁺/Na⁺离子交换过程中电极材料的化学成分和结构的变化。与O3相相比，O2型Li_2/3(Ni_0.25Mn_0.75)O₂中的晶格位错是由于原始的P2结构可以转变为O2结构，并具有两个可能的氧平面滑移方向（即双重简并）。

3）在锂离子嵌入/脱嵌过程中，O2结构的电极在c轴方向上出现了有害的结构崩塌，从而导致循环过程中容量和电压的快速衰减。这些发现对电池领域具有重要意义，有助于进一步设计廉价的锂离子电池正极材料。

Weibo Hua et al. Li⁺/Na⁺ Ion Exchange in Layered Na_2/3(Ni_0.25Mn_0.75)O₂: A Simple and Fast Way to Synthesize O3/O2-Type Layered Oxides. Chem. Mater. 2021.

DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c00962.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.1c00962