空间效应增强可逆氧氧化还原反应，同时降低层状钠离子电池正极的电压衰减

《Advanced Functional Materials》：Steric Effect Enhancing Reversible Oxygen Redox and Minimizing Voltage Decay in Layered Sodium Cathodes

钠离子电池正极材料中引入锌元素形成NLZM结构，通过空间位阻效应抑制锂离子迁移并稳定Na-O-Li氧活性位点，有效提升氧还原可逆性和循环稳定性，100次循环后电压保持率达95.8%，显著优于基准NLM材料。

　　

摘要

在钠离子电池中，具有晶格氧活性的层状氧化物正极通常面临较差的氧氧化还原可逆性和显著的电压衰减，这归因于金属层间不可逆迁移和氧损失，从而导致循环过程中的结构和能量退化。本文提出了一种基于空间效应的策略，通过向传统的Na_0.78Li_0.26Mn_0.74O₂（NLM）体系中添加Zn来抑制Li的迁移并稳定Na-O-Li结构，从而提高了晶格氧氧化还原的可逆性并减少了循环过程中的电压衰减。在改性的Na_0.65Li_0.17Zn_0.07Mn_0.76O₂（NLZM）体系中，Zn同时占据Na位点和过渡金属（TM）位点，其中Na层中的Zn优先位于TM层内的Li下方，有效抑制了Li向Na层的迁移。这种独特的Zn分布通过强Zn─O键（ICOHP = ?1.34 eV）稳定了Na层，有效抑制了TM层的滑移并减少了晶格氧的演变。X射线衍射和电子衍射证实，在脱钠/掺钠过程中相变得到了有效抑制，LiMn6超结构得到了保持。此外，NLZM表现出高度可逆的晶格氧氧化还原行为和稳定的氧配位（无氧释放）。因此，由于空间效应的作用，NLZM在100次循环后仍保持了95.8%的电压保留率，相比NLM（71.6%）有显著提升，这突显了空间阻碍在稳定氧活性正极中的关键作用。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。