刘军/彭超AEM：钠离子电池无钴层状氧化物正极，性能更佳！

钴在钠离子电池（SIBs）层状氧化物正极材料的高电压范围内显示出优异的性能。然而，其高成本和毒性是显著的缺点。迫切需要开发具有高性能的无钴正极。

图1 材料表征

华南理工大学刘军、中国科学院深圳先进技术研究院彭超等提出了一种简单而有效的无Co双金属替代策略，即采用廉价的镁和钛元素替代钴。研究显示，镁和钛元素的共同替代不仅降低了正极材料的成本，而且对阴离子氧化还原反应也有好处。

新型的无钴P2-Na_0.67Mn_0.53Ni_0.30Mg_0.085Ti_0.085O₂（Ni30MgTi）正极在2.0-4.25V下以电流密度为50mA g^-1运行时提供了118mA h g^-1的可逆比容量，这甚至高于含有Co的基础样品。

图2 电化学性能研究

非电化学活性的Mg和Ti元素不仅通过激活阴离子氧化还原反应来保持容量，而且由于更高的工作电压而提高了能量密度（中位放电电压从3.21V提高到3.59V，而放电能量密度从325Wh提高到410Wh kg^-1）。此外，Ni30MgTi显示出良好的结构稳定性，在充电和放电过程中其体积变化仅为0.3%。

另外，在高电压范围内没有发生氧的损失，这表明Ni30MgTi的阴离子氧化反应是稳定的。总体而言，双金属共替代的概念为SIBs提供了一个简单有效的无Co策略，以降低成本并同时提高层状氧化物正极材料的能量密度。

图3 非原位XPS分析

Co-Free Layered Oxide Cathode Material with Stable Anionic Redox Reaction for Sodium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301471