研究概述錳基層狀氧化物陰極因其高容量、低成本而受到廣泛關注，但其空氣穩定性差、相變不可逆、動力學緩慢等缺點制約了其實際應用。基于此，2024年11月16日，溫州大學侴術雷教授、肖遙特聘教授、朱燕芳特聘教授團隊在國際期刊Journal of the American Chemical Society發表題為《A Universal Interfacial Reconstruction Strategy Based on Converting Residual Alkali for Sodium Layered Oxide Cathodes: Marvelous Air Stability, Reversible Anion Redox, and Practical Full Cell》的研究論文，團隊成員碩士孔令益、Li?Jia-Yang為論文共同第一作者。在此，研究團隊使用O? NaNi?.?Fe?.?Mn?.?O?@2 mol% Na?.??MnO? (NaNFM@NMO)為原型材料，提出了一種基于將殘堿轉化為隧道相Na?.??MnO?的通用界面重構策略，同時解決了上述問題。優化后的材料顯示出與鋰離子電池相當的初始容量和能量密度。通過軟X射線吸收光譜和原位X射線吸收光譜對NaNFM@NMO的可逆陰離子氧化還原行為和電荷補償機制進行了分析和驗證。由于隧道結構的固有穩定性，NaNFM@NMO陰極材料獲得了優異的空氣穩定性和高度可逆的結構演變，接觸角測試、嚴格的老化測試和原位X射線衍射證實了這一點。更重要的是，NaNFM@NMO陰極與非預鈉化硬碳陽極匹配良好，并表現出優異的全電池電化學性能。此外，該策略還可應用于P2型陰極材料的改性，具有較好的通用性和工業化生產的良好前景。總之，該研究所提出的策略可以提高空氣穩定性，同時保持界面和體積穩定，并增強鈉離子電池中錳基層狀氧化物陰極材料的實際應用。 圖文解讀
示意圖1：原位界面轉化技術作用機理示意圖
圖1：納米NaNFM和NaNFM@NMO陰極材料結構
圖2：NaNFM和NaNFM@NMO陰極材料在2-4.3 V電壓窗內的電化學性能和動力學分析。
圖3：NaNFM@NMO陰極材料的電荷補償機制。
圖4：NaNFM@NMO陰極材料在Na+插層/脫出過程中的晶體結構演變。
圖5：納米NaNFM和NaNFM@NMO陰極材料在空氣中暴露3、5和7天后的物理和電化學性能。
圖6：NaNFM@NMO陰極材料的全電池應用及基于隧道結構的原位界面轉化方法的通用策略。
文獻信息A Universal Interfacial Reconstruction Strategy Based on Converting Residual Alkali for Sodium Layered Oxide Cathodes: Marvelous Air Stability, Reversible Anion Redox, and Practical Full Cell,?Journal of the American Chemical Society,?2024.?
