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北大深研院肖蔭果Nano Energy：兼具高容量和穩(wěn)定性的鈉離子電池正極

在各種鈉離子正極材料中，F(xiàn)e/Mn基層狀氧化物因其成本效益和較高的理論比容量而脫穎而出。然而，仍需要進(jìn)一步提高容量和循環(huán)性能以滿足鈉離子電池實(shí)際應(yīng)用的要求。

北京大學(xué)深圳研究生院肖蔭果等報(bào)告了一種釕（Ru）摻雜Na_0.67Fe_0.5Mn_0.5O₂正極材料，它不僅可以實(shí)現(xiàn)高可逆容量，還可以提供出色的循環(huán)穩(wěn)定性。

通過結(jié)合DFT計(jì)算、拉曼光譜、XPS、軟X射線吸收光譜（SXAS）和衍射實(shí)驗(yàn)，作者深入研究了相應(yīng)的陰離子氧化還原過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，少量的Ru足以引發(fā)陰離子氧化還原活性，從而使P2型層狀正極具有高可逆容量以供實(shí)際應(yīng)用，此外，摻雜的Ru還可以引發(fā)氧骨架的修飾并改變Mn和O之間的共價(jià)鍵，從而增加陰離子氧化還原的可逆性。

圖2 電化學(xué)性能

因此，與大多數(shù)具有陰離子氧化還原活性的缺堿層狀氧化物相比，P2型Na_0.67Fe_0.5Mn_0.45Ru_0.05O₂在2.0-4.0 V的電壓范圍內(nèi)具有更可逆的O^2-/O^–陰離子氧化還原，在0.2C（1C = 100mA g^-1）下可提供170 mAh g^-1的比容量，并且在2C下循環(huán)100圈后容量保持率為82.2%。

這項(xiàng)工作的策略不僅穩(wěn)定了結(jié)構(gòu)，而且確保了高可逆容量，從而為陰離子氧化還原提供了新的見解，并可指導(dǎo)設(shè)計(jì)具有高容量和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的鈉離子電池衍生正極的方向。

圖3 充放電過程中的非原位XPS和Raman研究

Triggering Anionic Redox Activity in Fe/Mn-Based Layered Oxide for High-Performance Sodium-Ion Batteries. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.106958

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