层状过渡金属氧化物（TMO）正极材料中的钠提取/嵌入通常伴随着板坯滑动和晶格变化，导致微观结构破坏和容量衰减。

在此，南开大学Fujun Li在Na_0.9Ni_0.32Zn_0.08Fe_0.1Mn_0.3Ti_0.2O₂的O3型Ni基层状阴极中，在Na+萃取后观察到负晶格膨胀。

文章要点

1）研究发现，这是由于Zn²⁺-O^2-轨道杂化较弱，周围氧的电子密度增加，从而增强了层间O-O排斥力。这使得TMO板片能够滑动以进行P3→OP2的共生相变，从而以适度的晶格收缩来减轻晶格应变，其一般板间间距和体积变化分别低至2.4%和1.9%。

2）由于TiO₆八面体在循环过程中的灵活性，强Ti-O键可适应TMO₆八面体的内部变形。这些赋予了袋型钠离子电池144.9 mAh g^-1的高比容量和优异的循环性能，3600次循环后容量保持率为93%。

参考文献

Tong Zhang, et al, Negative Lattice Expansion in an O3-Type Transition-Metal Oxide Cathode for Highly Stable Sodium-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202316949

DOI: 10.1002/anie.202316949

https://doi.org/10.1002/anie.202316949