锂离子和钠离子电池是为电动汽车和电网存储供电的有效系统。层状3d过渡金属氧化物A_xTMO₂（A=Li，Na；TM=3d过渡金属；0<x≤2）因其优异的能量密度而作为阴极材料受到广泛关注。然而，它们受到TM离子迁移相关晶体结构退化造成的几个技术挑战的困扰，例如较差的循环稳定性、较差的速率性能、显著的电压滞后和严重的电压衰减。为了应对这些挑战，西安工业大学潘洪革、刘艳霞、武志俊对TM离子在AxTMO₂中的迁移行为进行了深入的讨论和全面的概述。

本文要点：

1) 首先，作者讨论了影响TM离子迁移的关键热力学和动力学，包括离子半径、电子构型、晶体结构排列和迁移能垒。特别地，提供了关于Ni、Co、Mn、Fe、Cr和V离子在分层阴极材料中的普遍和特定迁移特性的详细信息。随后，作者从技术问题背后的基础科学角度强调了这些迁移对电化学性能的影响，并总结了调节TM离子迁移以开发先进阴极材料的策略。

2) 此外，目前还存在探测TM离子迁移的表征技术，如中子衍射（ND）、扫描透射电子显微镜（STEM）、核磁共振（NMR）等。最后，作者全面总结了该领域的未来发展方向。

参考文献：

Shengnan He et.al Unraveling 3d Transition Metal (Ni, Co, Mn, Fe, Cr, V) Ions Migration in Layered Oxide Cathodes: A Pathway to Superior Li-Ion and Na-Ion Battery Cathodes Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202413760

https://doi.org/10.1002/adma.202413760