Ni3+抑制具有阴离子氧化还原活性钠离子电池正极材料的电压衰减
胡紫霖, 牛耀申, 容晓晖, 胡勇胜
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202306005
由于钠资源丰富,钠离子电池在大规模储能方面显示出巨大的潜力。随着近年来研究的深入,在正极材料中引入适量的阴离子氧化还原可以有效地提升钠离子电池的能量密度,同时减少高成本过渡金属元素如V、Co和Ni等的用量。有研究表明,材料循环过程中不可逆的氧损失以及Mn4+/Mn3+氧化还原的激活,导致了层状氧化物正极材料持续的电压衰减。本工作通过在Nax[Li,Ni,Mn]O2基钠离子电池正极材料中引入Ni3+作为Mn4+/Mn3+氧化还原屏障,利用Ni3+/Ni2+的氧化还原代替Mn4+/Mn3+的氧化还原,成功抑制了材料的电压衰减。电化学测试结果显示,改性材料在不损失容量的前提下,循环稳定性得到明显提升。X射线光电子能谱结果也验证了Ni3+的引入有利于维持材料多周循环后Mn价态的稳定。
关键词: 钠离子电池, 阴离子氧化还原, 电压衰减, 单相固溶反应
高倍率长寿命P2型钠离子电池正极材料
李培才, 王绪斌, 张庆华, 王伯文, 容晓晖, 胡勇胜, 李忠涛
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100214
钠离子电池在启动电源、储能调频等功率型应用中潜力显著,其发展亟需兼具高倍率性能和长循环稳定性的正极材料。传统P2-Na0.67Ni0.33Mn0.67O2材料虽具有高能量密度优势,但在高电压下会出现结构退化,影响其作为功率型电源的长期可靠性。在此,本研究采用多元素掺杂的策略,设计了P2-Na0.67Zn0.05Ni0.23Fe0.1Mn0.57Ti0.05O2正极材料。该材料通过抑制高电压相变,提升了结构稳定性,在3C高倍率下循环300次后仍具有85%以上的容量保持率,展现出优异的倍率和循环性能,为功率型钠离子电池正极的设计提供了思路。
关键词: 钠离子电池, 高倍率, 多元素掺杂, 正极材料, 高电压

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