基于多功能结构调制的高能量密度钠离子电池空气稳定单晶层状氧化物正极
钠离子电池(SIB)因其优越的安全性能、低廉的价格和充足的钠供应而被认为是一种有前途的储能系统，而电极材料的开发在SIB的性能中起着关键作用。
P2-Na 2/3 Ni 1/3 Mn 2/3 O 2是一种典型的SIB层状氧化物正极材料，其独特的结构特征可为Na +离子提供快速的离子传输路径和较低的扩散势垒。因此，它引起了众多研究人员的高度关注。然而，该材料也面临复杂的多相转变和不可逆阴离子氧化还原过程等挑战，限制了其电化学性能。因此，迫切需要制定有效的策略来修改该材料以增强其实用性。
现在，温州大学化学与材料工程学院姚晓教授领导的研究小组最近在《中国科学化学》上发表了一项研究，提出了一种钛取代促进单晶生长的策略，并设计了以水稳定~10 μm单晶P2-Na 2/3 Ni 1/3 Mn 1/3 Ti 1/3 O 2正极材料为原型。 “根据 Vegard 定律，晶格参数会被系统中具有相似绝对 Vegard 斜率的成分所改变。否则，浓缩的掺杂剂可以迁移到表面并形成熔点低于两种纯组分的共晶膜，这有利于界面原子扩散和晶体生长。因此，有理由怀疑具有较大 Vegard 斜率的 Ti 4+可以促进阴极晶体生长。”肖说。
该研究通过先进的表征技术，重点研究了P2-Na 2/3 Ni 1/3 Mn 1/3 Ti 1/3 O 2的形成过程、电化学行为、结构演化和空气稳定性，并探讨了其结构、功能和属性。结果表明，Ti的替代有利于生成大尺寸晶粒，抑制多重相变，并通过结构调控抑制不可逆阴离子氧化还原。所得材料不仅表现出高能量密度和良好的循环性能，而且大大提高了Na +传输动力学和空气稳定性。总的来说，这项研究可以为开发实际应用的高性能钠基层状正极材料的多功能结构调制提供见解。
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