Nano Energy：批量开发高性能、低成本的钠层状正极的一般策略

采用地球丰富元素的高性能和低成本过渡金属(TM)层状氧化物是钠离子电池（SIB）有前景的正极。然而，获得所需材料具有挑战性，因为较大的Na尺寸、不同的Na占据和各种层堆叠序列会增加确定给定成分结构的复杂性，并加剧了结构-性质相关性的不确定性。

美国太平洋西北国家实验室Xiaolin Li、Biwei Xiao等人以获得理想的基于Na_xMn_yNiZTM_1-y-zO₂的正极材料为例，展示了批量开发钠层状正极用于实际应用的一般路线图。

作者建立了Na_xMn_yNiZTM_1-y-zO₂的合成相图，用于P2/O3结构Na_0.85Mn_0.6Ni_0.4O₂平台材料的预筛选和合理选择。此外，在元素取代中利用阳离子电位进一步促进材料结构稳定性和电化学性能。

图1 P2-和O3-型层状正极材料的晶体结构及其Na配位结构

这项工作制备了几种经济高效的O3和P2/O3杂化正极材料，它们都表现出优异的性能。此外，这些材料均不含Co，而且Ni含量较低，因此通过使用地球上丰富的元素并提高空气稳定性以降低加工成本，从而有利于具有成本效益的SIB。

特别是，Na_0.85Mn_0.5Ni_0.4Ti_0.1O₂在2-4 V下可提供~130 mAh/g的高比容量，并且在1C下循环500次后具有91%的容量保持率。这项工作发现了多种高性能和低成本的钠离子电池正极材料，并为未来层状正极材料的合理设计提供了重要指导。

图2 Na_0.85Mn_yNi_zM_1−y-zO₂正极的电化学性能

A General Strategy for Batch Development of High-Performance and Cost-Effective Sodium Layered Cathodes. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106371

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Nano Energy：批量开发高性能、低成本的钠层状正极的一般策略

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