前沿动态：查探工作中的钠离子电池正极材料

来源：今日新材料

基于锂离子电池的广泛研究，具有与Li相似电化学性质的钠离子电池迅速走向实际应用和商业化。目前，可充电钠离子电池的正极材料有两种:过渡金属氧化物(TMO)材料和普鲁士类似材料，其层状TMO材料被认为是最有前途的。自NaxCoO2首次被用于Na+的可逆电化学插层以来，许多层状的TMO材料被开发为正极材料，包括NaxMnO2、NaNi0.5Mn0.5O2、Na2/3[MxMn1-x]O2、Na1.0Li0.2Ni0.25Mn0.75O2。进一步研究表明，添加Fe可以平衡镍和锰元素的摩尔化学计量形成新的层状TMO材料,如Na0.9(Cu0.22Fe0.30Mn0.48)O2，NaNi0.25Fe0.5Mn0.25O2,和NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2。其中层状的NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2结构为Na+在一层，而过渡金属阳离子在相邻的第二金属层，且这中结构模式沿着c轴方向重复排列。最近的研究表明，由于氧化还原活性Ni(1/3>1/4)的增加以及Fe的加入，NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2具有更高的容量和循环稳定性。以NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2为正极材料制备了1-Ah软包钠离子电池，在倍率为1 C的条件下循环500次后容量保持率达到73%以上，具有良好的循环稳定性。然而，Na插层的NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2相变过程尚未得到研究。一般来说，实现高性能电池的关键是材料没有相变和体积变化，因此了解这些钠基TMO材料的相变非常有益于设计和改进电池。LiMn2O4、LiNi1-xMxO2(M代表过渡金属)和LiFePO4材料的相变已经得到了广泛的研究，并且在锂化/脱锂过程中的结构变化和反应机制也得到了很好的理解。因此，为了将钠离子电池技术更好地推向市场，需要进一步研究层状Na基TMO在电化学钠离子插层过程中的相变和反应机理。在此，作者提供了关于NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2在循环过程中结构相变的新信息，首次明确了Na1-δNi1/3Fe1/3Mn1/3O2(0<δ<1)相转变过程中形成的两相共存的非平衡固溶体相。综上所述，作者成功的利用原位XRD和TEM-XANES技术联合证明了不同截止电压下钠离子电池正极材料Na1-δNi1/3Fe1/3Mn1/3O2的结构演变。

文献链接：
Xie, Y., Wang, H., Xu, G., Wang, J., Sheng, H., Chen, Z., Miller, D. J. (2016). In Operando XRD and TXM Study on the Metastable Structure Change of NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 under Electrochemical Sodium‐Ion Intercalation. Advanced Energy Materials, 6(24), 1601306.

原文链接：
http://www.cailiaoniu.com/215319.html