侴术雷/朱燕芳：最新AM！

由于钠离子电池（SIBs）的动力学缓慢和循环过程中复杂的多相演化，同时开发用于SIB的高倍率和长循环氧化物正极仍然非常紧迫和具有挑战性。

温州大学侴术雷、朱燕芳等报告了通过局部化学和轨道杂化调制精确操纵结构演化和配制高性能异质结构双相层状氧化物正极的概念。

图1. P2/O3-NaNMS正极材料的结构

具体而言，作者通过局部化学操作，成功设计并合成了用于SIB的P2/O3双相化合物，以改善高倍率和长循环寿命SIBs的迟钝动力学并提高结构稳定性。由于电子结构以及离子半径之间的相似性，Sn元素取代策略不仅通过抑制过渡金属层的滑动实现了P2型和O3型异质层状氧化物的存在和高结构可逆性，而且还调节通过有效和准确地操纵氧轨道和过渡金属原子之间的杂化来实现氧化还原电位。

图2. P2-NaNM和P2/O3-NaNMS以及O3-NaNS电极的电化学性能

结果令人惊讶的是，由于共生结构和局部环境调控的综合优势，异质结构正极表现出优异的倍率性能、出色的循环稳定性（在2C下循环600次后容量保持率为 82.16%）以及与硬碳负极的出色相容性。同时，一系列原位表征技术清楚地阐明了煅烧过程中前驱体的形成过程以及Na⁺嵌入/脱嵌过程中高度可逆的动态结构演化。

此外，作者通过密度泛函理论计算的态密度和电子定位函数进一步阐明了固有的结构性质和相应的电化学行为。总体而言，这种微调高性能SIB的局部化学和轨道杂化的策略将为其他材料开辟一个新领域。

图3. P2/O3-NaNMS/预钠化硬碳全电池的电化学性能

Formulating High-Rate and Long-Cycle Heterostructured Layered Oxide Cathodes by Local Chemistry and Orbital Hybridization Modulation for Sodium-ion Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202202695

侴术雷/朱燕芳：最新AM！

相关推荐