中国粉体网讯 锂离子电池锂资源的短缺和价格疯涨引起的潜在风险，使得开发下一代钠离子电池迫在眉睫。在这种背景下，钠离子电池由于其工作原理与锂离子电池相似，且天然钠资源丰富，被认为是一种具有成本效益的替代品。
在钠离子电池正极材料中，过渡金属钠氧化物（NaxMeO2，Me=Co、Ni、Fe、Mn和V等）因其优异的放电容量和简单的合成工艺而广受关注。根据氧堆叠序列的数量和Na+环境的位置，钠氧化物可分为P2、O3、P3、O2等结构。其中O3型高镍NaNixCoyMn1-x-yO2（x≥0.6）氧化物被认为是最有前途的高容量钠离子电池的正极之一。然而，该材料通常会发生一系列复杂相变，进而引起严重的结构/形态退化以及迟缓的钠离子脱/嵌动力学。
基于此，来自济南大学原长洲教授团队，在国际知名期刊Advanced Energy Materials上发表题为“Multi-Level Modifications Enabling Chemomechanically Stable Ni-Rich O3-Layered Cathode toward Wide-Temperature-Tolerance Quasi-Solid-State Na-Ion Batteries”的文章。在该项工作中，研究人员通过多级改性策略，包括“核壳”设计、体相掺杂和表面包覆层，设计了一种先进的NaNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极（T-CSN6@A），得到了高化学机械稳定性和高效储钠的耐宽温度准固态钠离子电池。
T-CSN6@A正极的合成过程示意图
富镍的核心提供高的比容量，而富锰的外壳加上Ti掺杂与表面Al2O3包覆层的存在保证了材料的结构稳性。这种精心设计的结构不仅有效抑制了循环过程中由于晶格反复体积变化体相和表面结构坍塌，还极大的提高了脱/嵌钠动力学，该正极化学机械稳定性高，改善了电子/离子传输速率，实现了高效储钠行为。当作为具有竞争力的正极使用时，基于T-CSN6@A的准固态NIBs在−20至50℃的工作温度下具有显著的宽温耐受性储钠行为，同时在25℃时具有高达≈255 Wh/Kg的能量密度。该项工作可行的改性策略为设计先进的O3型富镍正极提供了一个新的途径，以实现下一代钠离子电池的大规模工业化发展。
2023年8月，中国粉体网将在山城重庆举办“2023先进正极材料技术与产业高峰论坛暨第一届钠离子电池材料技术研讨会”。我们有幸邀请到济南大学的原长洲教授为我们带来题为《高镍O3型层状正极材料优化设计及储钠性能研究》的报告。在本报告中，原教授针对钠离子电池高镍O3型层状正极材料在深度脱钠状态下所产生的多重相变问题，从组分分布、微观结构及表界面调控多方面入手，将核壳结构、离子体相掺杂及表面包覆有机结合，从而实现多层次结构/成分修饰，获得结构稳定和电化学性能优异的钠离子正极材料。并对废弃高镍O3型层状正极材料进行了回收再利用研究。
原长洲，研究生，工学博士，济南大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。山东省“泰山学者特聘专家”，省杰青和省技术领军人才获得者。入选科睿唯安“全球高被引科学家”（2016-2020，2022年）、爱思维尔“中国高被引学者”（2016-2022年）、全球顶尖前10万科学家、材料科学顶级科学家、全球前2%顶尖科学家和“终身科学影响力”榜单。获教育部自然科学奖二等奖和省青年科技奖各一项。专注于二次电池和超级电容器等应用基础研究。迄今，以第一/（共）通讯作者在Adv.Mater.和Angew.Chem.等发表学术论文200余篇。
研究领域：超级电容器、锂/钠离子电池、离子电容器、锂硫电池、储能型光催化剂、新型铅碳电池。
参考资料：
1、材料科学站
2、Xiaoying Li, Longwei Liang, Maoshui Su, Lixian Wang, Yamin Zhang, Jinfeng Sun, Yang Liu, Linrui Hou, Changzhou Yuan，《Multi-Level Modifications Enabling Chemomechanically Stable Ni-Rich O3-Layered Cathode toward Wide-Temperature-Tolerance Quasi-Solid-State Na-Ion Batteries》
（中国粉体网编辑整理/长安）
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