Натрий-ионные батареи (SIB) считаются многообещающей системой хранения энергии благодаря их превосходным свойствам безопасности, низкой цене и большому запасу натрия, в то время как разработка электродных материалов играет решающую роль в работе SIB.

П2-На_2/3В_1/3Мин._2/3О₂ представляет собой типичный слоистый оксидный катодный материал для СИБ, характеризующийся уникальными структурными особенностями, которые обеспечивают быстрые пути транспорта ионов и более низкие диффузионные барьеры для Na.⁺ ионы. Следовательно, оно привлекло значительное внимание многих исследователей.

Однако этот материал также сталкивается с такими проблемами, как сложный многофазный переход и необратимые окислительно-восстановительные процессы анионов, которые ограничивают его электрохимические характеристики. Поэтому существует острая необходимость разработки эффективных стратегий модификации этого материала для повышения его практичности.

Теперь, в недавнем исследовании, опубликованном в Наука Китай Химиявозглавляемая профессором Яо Сяо из Колледжа химии и инженерии материалов Университета Вэньчжоу, группа исследователей предложила стратегию стимулирования роста монокристаллов с помощью замещения Ti и разработала гидростабильный монокристалл P2-Na размером ~10 мкм._2/3В_1/3Мин._1/3Из_1/3О₂ катодный материал — прототип.

«Согласно закону Вегарда, параметр решетки изменяется компонентами с одинаковым абсолютным наклоном Вегарда системы. В противном случае концентрированные примеси могут мигрировать к поверхностям и создавать эвтектическую пленку, которая имеет более низкую температуру плавления, чем два чистых компонента. что благоприятствует диффузии атомов на границе раздела и росту кристаллов. Поэтому разумно предположить, что Ti⁴⁺ более высокие наклоны Вегарда могут способствовать росту кристаллов катодов», — говорит Сяо.

Исследование было сосредоточено на процессе образования, электрохимическом поведении, структурной эволюции и стабильности P2-Na на воздухе._2/3В_1/3Мин._1/3Из_1/3О₂ с помощью передовых методов характеристики и исследовали взаимосвязь между его структурой, функциями и свойствами.

Результаты показали, что замена Ti полезна для образования зерен большого размера, подавления множественных фазовых переходов и ингибирования необратимого окислительно-восстановительного процесса анионов посредством структурной регуляции. Полученный материал не только демонстрирует высокую плотность энергии и обеспечивает хорошие рабочие характеристики цикла, но также значительно повышает эффективность Na.⁺ кинетика транспорта и устойчивость на воздухе.

В целом, это исследование может дать представление о многофункциональной структурной модуляции для разработки высокоэффективных слоистых катодных материалов на основе натрия для практического применения.