厦大杨勇/王鸣生Nature子刊: 设计Na+层间距用于稳定钠离子电池的Mn基层状正极

层状过渡金属氧化物是锂/钠/钾离子电池最重要的正极材料，抑制充放电过程中的不良相变是合理设计高性能层状氧化物正极的关键和根本挑战。

在此，厦门大学杨勇教授、王鸣生教授等人报告了一种类似页岩的Na_xMnO₂ (S-NMO) 电极，该电极源自一种简单但有效的水介导策略。该策略扩大了P2型 Na_0.67MnO₂的Na⁺层间距，并将颗粒转变为手风琴状形态。

在没有任何进一步的电极/电解液改进的情况下，S-NMO具有181 mAh g^-1的高比容量，在0.1 C下100次循环后没有明显的容量衰减，具有出色的倍率性能，以及3000次循环的长循环稳定性，容量保持率为83%。

图1. S-NMO的电化学性能

原位同步X射线衍射（XRD）和非原位魔角旋转核磁共振（MAS NMR）结果表明，S-NMO电极在充放电过程中沿c轴呈现零应变特性，体积变化量仅为1.96%。

此外，水介导的策略对其他层状氧化钠也是可行的，并且所获得的 S-NMO电极对湿度具有极好的耐受性。这项工作表明，设计碱金属层的间距是稳定层状过渡金属氧化物结构的有效策略。

图2. S-NMO的结构演化机制

Engineering Na⁺-layer spacings to stabilize Mn-based layered cathodes for sodium-ion batteries, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-25074-9