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O3型層狀材料由于其低成本和高能量密度被認為是先進鈉離子電池的有前途的正極材料。然而，由此產生的正極在循環過程中會經歷復雜的相變和嚴重的電化學腐蝕，從而導致容量快速衰減。

韓國漢陽大學Yang-KookSun等合理設計了一種由P2-Na_2/3MnO₂包覆的O3-NaNi_0.5Mn_0.5O₂異質結構正極，以克服上述限制。

圖1 材料制備及表征

異質結構正極的儲鈉性能增強與雙相結構的協同效應有關，其中O3相核心提供了足夠的初始鈉儲存，而P2型結構則充當了堅固的保護層。均勻的保護層緊緊地錨定在主體O3材料的表面，通過平滑相演化和降低晶格應力來增強所得正極的結構完整性和穩定性。同時，電化學動力學分析表明，P2-NMO層提供了快速的Na離子擴散通道，這有利于電荷轉移并提高倍率性能。

圖2 半電池的電化學性能

因此，具有優化異質結構正極的半電池在0.1 C時產生141.4 mAh g^-1的高可逆容量，并表現出優異的倍率性能，在15 C時的容量為103.7 mAh g^-1。此外，表面改性的正極還在Na半電池（即1 C下150次循環后容量保持率為85.3%）和全電池（即在3 C下200次循環后容量保持率為83.6%）中均顯示出改善的循環穩定性。

P2-NMO保護層不僅增強了正極的可逆性和空氣/熱穩定性，而且改善了電化學動力學并降低了電荷轉移電阻。因此，通過采用所提出的異質結構設計方法，O3-NaNi_0.5Mn_0.5O₂的儲鈉性能得到了極大的提高，可以擴展到其他錳基層狀氧化物正極材料。

圖3 全電池的循環性能

Hierarchical O3/P2 Heterostructured Cathode Materials for Advanced Sodium-Ion Batteries. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.043

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漢陽大學EnSM：用于先進鈉離子電池的分級O3/P2 異質結構正極

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