钠离子电池（SIBs）作为一种新兴的快速充电技术，有望推动电动汽车的广泛应用。为了满足SIBs的全面实际应用需求，迫切需要开发具有高容量和长寿命的高倍率正极材料。
在此，华中科技大学王鸣魁、申燕等人提出了一种多维度的镧化策略即通过构建表面LaCrO₃异质结构和创建Cr─O─La构型，显著提升了O3型NaCrO₂正极材料的高倍率性能。研究显示，该种策略可通过电场异质结构加速界面处的电荷转移，同时Cr─O─La构型通过局部电荷聚集减弱了Na─O之间的相互作用力，降低了Na⁺的迁移势垒。
基于此，经过镧化处理的Na₀.₉₄Cr₀.₉₈La₀.₀₂O₂电极在半电池中展现出卓越的倍率性能（40 C下比容量为101.8 mAh g⁻¹）和出色的循环稳定性（20 C下2000次循环后容量保持率为83.1%），并且在全电池中也表现出良好的性能（2 C下500次循环后容量保持率为89.3%）。
图1. 电化学性能
总之，该工作以O3型NaCrO₂为模型材料，证明了表面LaCrO₃异质结和体相过渡金属层中的Cr─O─La构型能够有效加速电荷转移并改善Na⁺扩散动力学。实验和理论结果揭示了电极/电解液接触界面处的电荷转移得到促进，并且在异质结界面处通过自发电荷分离建立了内建电场。La掺杂诱导的局部电荷积累通过降低Na与O之间的相互作用力促进了Na⁺在体相中的传输。
此外，还确保了在钠化/脱钠过程中O3-P3-O3的可逆演变。目标电极（NCO-L2）展现出极低的体积变化（1.1%），在20 C下经过2000次循环后容量保持率为83.1%，并且在40 C的极高倍率下展现出101.8 mAh g⁻¹的优异倍率性能。因此，该种多维度镧化策略为先进正极材料的结构设计和高倍率性能优化提供了新的改性方法。
图2. 电化学脱钠/嵌钠过程中的结构演变
Configuration Design and Interface Reconstruction to Realize the Superior High‐Rate Performance for Sodium Layered Oxide Cathodes, Advanced Energy Materials 2025 DOI: 10.1002/aenm.202405951
王鸣魁 英国皇家化学学会会士（FRSC）、湖北省“楚天学者”特聘教授。1995年-2001年进入哈尔滨工业大学学习，获得学士和硕士学位，2001年进入中国科学院长春应用化学研究所攻博士学位。2005年-2007年获得洪堡奖学金资助在德国慕尼黑工业大学（prof. Ulrich Stimming）进行生物电化学研究工作。2007年-2010年在瑞士联邦理工学院（洛桑）（prof. Michael Grätzel）进行光电化学研究工作。2010年加入华中科技大学/武汉光电国家研究中心。2016-2017年，访问美国加州大学学洛杉矶分校UCLA（杨阳教授）。其团队从事新能源化学和材料研究，主要研究纳米结构太阳能电池、太阳能燃料、锂（钠）离子电池研究。