在Na层氧化物中脱板滑动和格子收缩,以使高压Na-ion电池成为可能
Qinhao Shi1, Fanghua Ning1, Xuan Yu1
1Institute for Sustainable Energy, College of Sciences, Shanghai University, Shanghai, China.
Nature communications
|January 10, 2026
概括
我们发现,快速的格子收缩,而不是板滑动,导致离子电池 (SIB) 层叠过渡金属氧化物阴极的不可逆转相位过渡. 在P型NaxTMO2材料中引入堆叠故障可以减轻这些过渡,提高电池性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 分层过渡金属氧化物 (NaxTMO2) 是离子电池 (SIB) 的关键阴极.
- P型阴极在高电压下面临着不可逆转的相位过渡的挑战,限制了特定能量和循环稳定性.
- 这些过渡通常与Na+重新协调和合板块滑动与格子变化联系在一起.
研究的目的:
- 为了分离TMO2板块滑动和层层氧化物中的格子收缩.
- 为了确定P型阴极中不可逆转的相变的根本起源.
- 为SIBs开发一种提高高压分层氧化物阴极性能的策略.
主要方法:
- 计算和实验分析来解TMO2板块滑动和格子收缩.
- 在P型Na0.7Mn0.8Ni0.2O2阴极材料中引入O型堆叠故障.
- 在高电压下进行电化学测试 (4.5V与Na+/Na对比),以评估相位过渡缓解.
主要成果:
- 证明在高电荷状态下快速的晶格收缩是不可逆转相位过渡的主要原因.
- 通过引入堆叠故障,成功地将TMO2板块从格子收缩中滑动.
- 预工程15.8%的O型堆叠故障变成P型Na0.7Mn0.8Ni0.2O2显著抑制了体积变化和不可逆转的相位过渡.
结论:
- 推进了在深度脱状态下分层氧化物相变的基本理解.
- 提供了一种可行的策略,以消除高能层氧化物阴极中不可逆转的相位过渡.
- 为开发稳定高性能离子电池铺平了道路.


