钠离子电池在大规模储能领域极具发展潜力,有望成为锂离子电池的替代方案,构建成本更低、安全性更高的储能体系。O3 型层状氧化物凭借理论容量高、易于规模化制备的优势,被视为实用化钠离子电池的主流正极材料,受到学术界与工业界的广泛关注。然而,该类材料在 2.0–4.0 V 电压区间内容量有限,市场竞争力不足。
提升电池的工作电压会引发晶格氧不稳定、不可逆相变及电解液分解,导致材料结构坍塌、性能快速衰减,严重制约其商业化应用。
针对上述难题,太原理工大学张献明教授团队近期提出了一种基于固溶体反应与阴离子氧化还原化学的一体化设计思路,成功开发出低成本、高容量、长寿命、空气稳定的 4.3 V 级 O3 型层状氧化物正极材料NaNi0.35Fe0.2Mg0.05Mn0.3Ti0.1O2(FMT),从根本上解决了高电压下不可逆 P3→O1 相变与晶格氧释放两大关键问题。
相关成果已发表于Science Bulletin。