Angew:双相调控策略助力高性能层状氧化物钠电正极

北2北

2022-03-02

  过渡金属层状氧化物正极材料通常具有很高的成分多样性，因此其可以为不同需求的钠离子电池提供可调控的电化学性能。不过，这些丰富的化学组分会造成结构体系的多样性，从而影响着固溶体行为、结构相变和钠离子脱嵌的动力学行为等。近日，西安交通大学的Pengfei Wang 和Weibo Hua等借助双相调控策略对P2/O3型层状氧化物正极材料的热力学稳定相图进行了研究。

文章要点

1）研究人员发现氧化物的合成温度和钠原子的化学计量是影响其P2-O3两相组分竞争的关键因素。根据这一原则，研究人员使用P2-Na_2/3Ni_1/3Mn_0.57Ti_0.1O₂和O3-NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂这两种材料作为起始模型，通过系统地改变化学计量比和煅烧温度来实现对两相物质比例的调控。

2）研究人员通过上述方法成功地获得了Na含量落在0.7-0.867区间内的两相混合材料。其中，P2相占58.91%，O3相占41.09%的Na_0.76Ni_0.33Mn_0.5Fe_0.1Ti_0.07O₂氧化物材料在0.2C下的可逆放电比容量高达144mAh/g, 其能量密度高达514Wh/kg。即便是在10C的高倍率下循环，其可逆容量也高达96mAh/g。

参考文献

Zhiwei Cheng et al, A Rational Biphasic Tailoring Strategy Enabling High-Performance Layered Cathodes for Sodium-Ion Batteries, Angewandte Chemie, 2022

DOI：10.1002/ange.202117728

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ange.202117728