中科院物理所Science：指導鈉離子電池層狀氧化物電極的設計制備

【研究背景】

與鋰離子電池相比，鈉資源儲量豐富且成本低廉，因此鈉離子電池在未來大規模儲能應用上表現出巨大的潛力，近兩年已經在低速電動車和儲能電站上成功實現了應用示范。然而，鈉離子電池的性能受到可用電極材料的限制，尤其是對于鈉離子層狀氧化物（通式為LiTMO₂），該結構具有高成分多樣性，提供可調的電化學性能。這些堆積層顯示出明顯不同的電極性能，其中最受研究的層狀堆積結構是P2和O3型。然而，如何預測層狀材料的結構，以及其如何影響電化學性都是難以評估的。

【成果簡介】

近日，中國科學院物理研究所陸雅翔副研究員、胡勇勝研究員聯合哈佛大學Alán Aspuru-Guzik教授、波爾多大學Claude Delmas教授、代爾夫特理工大學Marnix Wagemaker教授等人通過引入了“陽離子勢”來表征層狀材料的關鍵相互作用，使得預測堆疊結構成為可能。通過合理設計和制備具有改善性能的層狀電極材料可以證明堆疊結構決定功能性能的特點，此方法為堿金屬層狀氧化物的設計提供了有效的解決方案。該文章近日以題為“Rational design of layered oxide materials for sodium-ion batteries”發表在知名期刊Science上。

【圖文導讀】

圖一、陽離子電勢及其在鈉離子層狀氧化物中的應用

圖二、O3型氧化物的設計

圖三、P2型氧化物的設計

圖四、堿金屬層狀氧化物的陽離子電勢相圖

文獻鏈接：Rational design of layered oxide materials for sodium-ion batteries (Science, 2020, doi: 10.1126/science.aay9972)

本文由大兵哥供稿。