Nat Commun：轻微的组成变化引起的结构无序到有序的转变实现在层状过渡金属氧化物中快速储钠

Nanoyu

2022-12-23

无所不在的Na⁺/空位有序性随着组成而显著改变，这不可避免地会导致可充电电池中的离子扩散。因此，它可能是具有高倍率性能的电极设计的关键。

近日，中山大学Xia Lu选择两层钠氧化物来研究P型分层正极中的Na⁺扩散动力学。

文章要点

1）第一种是P2-Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂，其先前已经报道为具有层内TM蜂窝排序的面内Na+/空位排序。另一种是P2-Na_2/3Ni_0.3Mn_0.7O₂，其经历了破坏的面内Na+/空位有序化，而在结构扰动后没有改变TM蜂窝有序化。这表明，在这两个样品中，Na+/空位无序到有序的转变导致了显著不同的Na+迁移率，因为在原子水平上模拟P2Na_2/3Ni_0.3Mn_0.7O₂中的面内Na+/空位无序化提出了挑战。

2）在Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂多晶型物的合成中的精确控制打开了直接比较P2/P3相中的Na⁺扩散动力学与精确化学计量比的可能性。在P2相和P3-Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂相的TM层中都存在Ni/Mn超晶格有序化，同时在P2-Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂内部伴随着面内大的z字形(LZZ)Na+/空位有序化。相反，在P3-Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂中没有报道优先的面内Na排序。

3）研究员阐明面内Na⁺/空位有序化对其在P2型层状氧化物中的扩散动力学的影响。在电化学与密度泛函理论(DFT)模拟的结合中，协同Na+扩散动力学在P2-层状氧化物中的LZZ有序化中被揭示，作为高速SIBs材料设计的新指导。

参考文献

Shi, Y., Jiang, P., Wang, S. et al. Slight compositional variation-induced structural disorder-to-order transition enables fast Na storage in layered transition metal oxides. Nat Commun 13, 7888 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-35597-4

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35597-4