南方科技大学卢周广/韩晓东,AM:负焓掺杂稳定高性能钠离子电池p2型氧化物正极

P2型Na0.67Ni0.33Mn0.67O2(NNMO)作为钠离子电池(SIBs)的正极材料,在循环过程中会因破坏性结构演化和不可逆氧损失导致局部应力持续积累,从而造成容量迅速衰减。

基于此,2025年3月12日,南方科技大学卢周广/韩晓东在国际期刊Advanced Materials发表题为《Negative Enthalpy Doping Stabilizes P2-Type Oxides Cathode for High-Performance Sodium-Ion Batteries》的研究论文。

在此,研究人员提出了一种负焓掺杂(NED)策略,即用0.01 mol的Sn、Sb、Cu、Ti、Mg和Zn取代过渡金属(TM)位点,以提高TM层的稳定性。

NED-NNMO的稳定结构显著抑制了从P2到O2的相转变,并改善了长期循环中Na⁺的扩散动力学。因此,与原始NNMO样品相比,NED-NNMO展现出更平滑的电压平台和改善的氧氧化还原可逆性,从而显著延长了使用寿命。

NED-NNMO在0.1 C下具有138.9 mAh g⁻¹的高容量和3.51 V的工作电压,在1 C下经过100次循环后容量保持率为94.6%,在30 C的超高倍率下经过3000次循环后容量保持率为90.0%,优于之前的报道。此外,NED-NNMO基安时级软包电池展现出139 Wh kg⁻¹的能量密度。

这项工作为通过负焓掺杂设计高性能钠离子电池提供了一条有价值的途径。

Negative Enthalpy Doping Stabilizes P2-Type Oxides Cathode for High-Performance Sodium-Ion Batteries, Advanced Materials, 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202408012.

南方科技大学卢周广/韩晓东,AM:负焓掺杂稳定高性能钠离子电池p2型氧化物正极

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