鈉離子電池由于其豐富的鈉資源儲(chǔ)量和廣泛的分布，在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域引起了越來(lái)越多的關(guān)注。由于鈉離子半徑大，開(kāi)發(fā)鈉離子高度可逆脫嵌的正極材料是獲得高性能鈉離子電池的關(guān)鍵。具有三相異質(zhì)共生結(jié)構(gòu)的層狀氧化物正極材料由于可以利用不同相的協(xié)同效應(yīng)來(lái)提高鈉的存儲(chǔ)性能而受到廣泛的研究。然而，多相異質(zhì)共生結(jié)構(gòu)的氧化物正極材料在充放電過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)一系列復(fù)雜的不可逆相轉(zhuǎn)變，特別是在高電壓充放電過(guò)程中存在復(fù)雜的電化學(xué)行為，并不可避免地造成晶格體積的大幅膨脹和收縮。

圖1. 不同三相正極材料體系在不同電壓窗口下的動(dòng)態(tài)晶體結(jié)構(gòu)演變過(guò)程

近日，我?；膶W(xué)院碳中和技術(shù)創(chuàng)新研究院侴術(shù)雷/肖遙團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊《Advanced Energy Materials》上發(fā)表題為“Strain Engineering by Local Chemistry Manipulation of Triphase Heterostructured Oxide Cathodes to Facilitate Phase Transitions for High-Performance Sodium-Ion Batteries”的研究論文。本文提出一種基于局域化學(xué)調(diào)控的應(yīng)變工程策略來(lái)調(diào)節(jié)材料的物理化學(xué)性質(zhì)成功制備出具有三相異質(zhì)共生結(jié)構(gòu)層狀氧化物正極材料Layered/Layered/Spinel-Na_0.5Ni_0.2Co_0.15Mn_0.65O₂（LLS-NaNCM）和Layered/Layered/Spinel-Na_0.5Ni_0.05Co_0.15Mn_0.65Mg_0.15O₂（LLS-NaNCMM15），研究發(fā)現(xiàn)LLS-NaNCMM15正極具有高度可逆的相轉(zhuǎn)變過(guò)程。值得注意的是，LLS-NaNCMM15正極材料在1.5 ~ 4.3 V的電壓窗口內(nèi)也表現(xiàn)出高度可逆的晶體結(jié)構(gòu)演變（P2/P3/Spinel→P2/P3″/Spinel）。同時(shí)，該電極具有高的可逆容量和優(yōu)異倍率性能。本文揭示了局域化學(xué)調(diào)控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了正極材料的應(yīng)變工程，為進(jìn)一步提高鈉離子電池的性能奠定了基礎(chǔ)。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于近期的《Advanced Energy Materials》（https://doi.org/10.1002/aenm.202201511），溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院碳中和技術(shù)創(chuàng)新研究院為第一通訊單位，溫州大學(xué)博士研究生胡海燕與朱燕芳博士為共同第一作者。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202201511