北理工吴锋院士/刘琦团队: 钠离子电池层状氧化物正极材料研究新进展

主要观点总结

文章研究了钠离子电池O3型镍铁锰基层状氧化物正极材料的容量衰减和失效机制。通过先进的表征手段，揭示了材料体相和界面在循环过程中的结构和化学演变。材料体相的钠离子脱出和嵌入、晶胞反复应力积累等因素导致了正极材料的容量衰减和结构损伤。部分正极颗粒表面发生相变，过渡金属离子在材料体相中迁移和溶解。此外，体相和界面的恶性循环加剧了正极的崩溃。该成果有助于了解材料的化学性质并建立材料设计原则。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

高储量、低成本的钠离子电池在大规模储能方面有巨大潜力。O3型层状过渡金属氧化物正极材料具有较高的能量密度和初始库仑效率，但长循环性能较差，是大规模产业化的重要障碍。

关键观点2: 研究内容

北京理工大学吴锋院士团队揭示了NaNi 1/3 Fe 1/3 Mn 1/3 O 2 正极材料在循环过程中的结构和化学演变，探讨了其容量衰减和失效机制。

关键观点3: 研究结果

材料体相的Na+脱出和嵌入导致晶面层间距的变化，钠缺乏引起的过渡金属离子氧化、晶胞的反复应力积累以及正极颗粒表面的相变等是导致正极材料容量衰减的重要原因。

关键观点4: 影响与意义

研究成果对于了解钠离子电池正极材料的化学性质和建立材料设计原则具有重要意义，有助于推动钠离子电池的大规模产业化。