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?南開AM：鈉離子電池超穩定層狀氧化物陰極材料的配位化學調控

層狀過渡金屬（TM）氧化物陰極在鈉離子電池（SIBs）中受到越來越多的關注。然而，它們在實際應用中受到Jahn-Teller畸變和不可逆陽離子遷移的困擾，這會導致嚴重的電壓衰減和結構不穩定。

圖1.?充放電過程中的原位XRD研究

南開大學李福軍等報告了O3-Na_0.898K_0.058Ni_0.396?Fe_0.098Mn_0.396Ti_0.092O₂(KT-NFM)作為一種超穩定陰極材料，它是通過剛性KO₆柱和柔性TiO₆八面體的多位取代實現。研究顯示，K柱誘導了收縮的TMO₂板及其強烈的庫侖排斥作用，從而抑制了Ni/Fe遷移；Ti的加入加強了Ni(3_deg*)-O(2p)的雜化，從而緩解了不希望發生的O3-O’3相變。

圖2.?第一原理分子動力學模擬

兩者的結合使KT-NFM結構穩定，不會出現裂縫和TM遷移和損失。實驗證明，該電池可提供135.6 Wh kg^-1的高能量密度和倍率能力，并在KT-NFM|||硬碳的軟包電池中實現了超穩定循環，2000次循環后容量保持率大于90%。總體而言，調節配位化學的多位點置換策略將為鈉離子電池的反應機理和材料設計提供新的見解。

圖3.?電化學性能研究

Regulation of Coordination Chemistry for Ultra-Stable Layered Oxide Cathode Materials of Sodium-Ion Batteries. Advanced Materials 2024. DOI: 10.1002/adma.202311523

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