層狀過(guò)渡金屬氧化物是鋰/鈉/鉀離子電池最重要的正極材料，抑制充放電過(guò)程中的不良相變是合理設(shè)計(jì)高性能層狀氧化物正極的關(guān)鍵和根本挑戰(zhàn)。

在此，廈門(mén)大學(xué)楊勇教授、王鳴生教授等人報(bào)告了一種類(lèi)似頁(yè)巖的Na_xMnO₂ (S-NMO) 電極，該電極源自一種簡(jiǎn)單但有效的水介導(dǎo)策略。該策略擴(kuò)大了P2型 Na_0.67MnO₂的Na⁺層間距，并將顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)槭诛L(fēng)琴狀形態(tài)。

在沒(méi)有任何進(jìn)一步的電極/電解液改進(jìn)的情況下，S-NMO具有181 mAh g^-1的高比容量，在0.1 C下100次循環(huán)后沒(méi)有明顯的容量衰減，具有出色的倍率性能，以及3000次循環(huán)的長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性，容量保持率為83%。

圖1. S-NMO的電化學(xué)性能

原位同步X射線(xiàn)衍射（XRD）和非原位魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振（MAS NMR）結(jié)果表明，S-NMO電極在充放電過(guò)程中沿c軸呈現(xiàn)零應(yīng)變特性，體積變化量?jī)H為1.96%。

此外，水介導(dǎo)的策略對(duì)其他層狀氧化鈉也是可行的，并且所獲得的 S-NMO電極對(duì)濕度具有極好的耐受性。這項(xiàng)工作表明，設(shè)計(jì)堿金屬層的間距是穩(wěn)定層狀過(guò)渡金屬氧化物結(jié)構(gòu)的有效策略。

圖2. S-NMO的結(jié)構(gòu)演化機(jī)制

Engineering Na⁺-layer spacings to stabilize Mn-based layered cathodes for sodium-ion batteries, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-25074-9