AEM：利用多离子协同效应缓解用于钠离子电池的P2型正极的大体积相变

Nanoyu

2022-02-21

层状过渡金属氧化物P2-Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂在钠脱/嵌过程中通常会发生较大的相变和不同的Na空位有序性，导致容量下降较快，倍率性能较差。

近日，为了提高P2型正极的性能，中科院化学研究所郭玉国研究员，西安交通大学Peng-Fei Wang，Bing Xiao设计了一种基于多金属离子协同效应的有效策略。

文章要点

1）四价钛的作用提供了高的氧化还原电位，非活性的二价镁稳定了结构，一价锂平滑了电化学曲线。结合operando X射线衍射、operando X射线吸收光谱和密度泛函理论（DFT）计算，研究人员发现，多金属离子通过增加过渡金属板条滑移的能垒，将不利的大体积P2-O2转变为适度的“Z”-共生结构。

2）结果表明，P2-Na_0.7Li_0.03Mg_0.03Ni_0.27Mn_0.6Ti_0.07O₂电极具有134 mAh g⁻¹的可逆容量，3.57 V的工作电压，优异的循环稳定性（200次循环后容量保持率为82%）和优异的倍率性能（4 C时为110 mAh g⁻¹）。用硬碳负极制造的全电池能量密度达到296 Wh kg⁻¹。

本研究为合理设计具有这种功能化的正极材料，提高钠离子电池的电池性能提供了一条途径。

参考文献

Zhiwei Cheng, et al, Mitigating the Large-Volume Phase Transition of P2-Type Cathodes by Synergetic Effect of Multiple Ions for Improved Sodium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103461

https://doi.org/10.1002/aenm.202103461