了解富锰层状阴极材料中的氧氧化还原反应是提高钠离子电池（SIB）容量的重要策略，同时满足低成本和丰富资源利用的需求。尽管如此，P2型Na_y[A_xMn_1-x]O₂成分（其中A=非电活性元素）表现出较差的容量保持率和较低的工作电压，以及较宽的电压滞后。此外，Na_y[TM_xMn_1-x]O₂（其中TM=过渡金属）在没有阴离子氧化还原活性的情况下仍然具有低容量。近日，世宗大学Seung-Taek Myung、特文特大学Payam Kaghazchi将Li、Mg和Ni引入P2层状Na_xMnO₂基质中，以探索由密度泛函理论和从头计算分子动力学设计组成的多种成分状态。

本文要点：

1) 作者优化了P2-Na_0.7[Li_0.1Mg_0.05Ni_0.15Mn_0.7]O₂构型，表现出增强的结构和电化学稳定性。X射线衍射分析证实了P2结构在整个脱钠过程中的保留，全面的结构分析揭示了Ni²⁺/Ni⁴⁺、Mn³⁺/Mn⁴⁺和O^2-/（O₂）^n-氧化还原对促进的复杂电荷补偿机制。

2) 中子衍射和核磁共振技术阐明了锂在TM和钠层中的迁移现象。该研究强调了锂、镁和镍共掺杂在阴极材料开发中的关键作用，为具有增强电化学性能的SIB铺平了道路。

参考文献：

Man-Jae Cho et.al Theoretical and Experimental Optimization of P2-Type Sodium-Ion Battery Cathodes via Li, Mg, and Ni Co-Doping: A Path to Enhanced Capacity and Stability Adv. Energy Mater. 2024

DOI: 10.1002/aenm.202405112

https://doi.org/10.1002/aenm.202405112