容晓晖团队ACS Energy Letters：原位塑晶包覆的高性能钠电正极材料

关键词：钠离子电池、正极材料、塑晶、Na3PO4、原位包覆、容晓晖、ACS Energy Letters、层状氧化物、钠电

钠离子电池（NIBs）因地壳中丰富的钠资源而被认为是有力的锂离子电池替代候选者。长三角物理研究中心容晓晖科学家工作室创新性地提出了一步法在O3型Na[Ni0.4Fe0.2Mn0.4]O2（NFM424）正极材料表面原位构筑塑晶Na3-3xAlxPO4转子相包覆层，同时实现包覆和Al体相掺杂，显著改善了材料的循环稳定性和倍率性能。

技术原理

塑晶（Plastic Crystal）是介于无序液相和有序晶体之间的中间相，表现出长程有序但高度短程无序的特性。Na3-3xAlxPO4作为无机塑晶转子相材料，Na+离子传导通过"桨轮机制"实现——PO43-阴离子的旋转与Na+扩散耦合，导致高离子扩散能力。

一步法原位包覆工艺

传统两步法包覆需要二次热处理，会造成对空气稳定性较差的O3型NFM424正极的容量损失。一步法原位包覆工艺将Al3+掺杂的γ-Na3PO4包覆层合成条件与正极材料烧结过程高度契合，在高温驱动下同步实现包覆层成相和Al体相掺杂。

电化学性能

• 200次循环后容量保持率从65%提高到80%
• 5C大电流密度（700mA g-1）下容量保留率达88%
• 搭配硬碳负极全电池500次循环后容量保持率达70%

应用展望

由于钠离子电池层状氧化物正极材料大多在800–900℃高温热处理下合成，与本工作包覆材料合成条件高度重合，该工艺有望在钠离子电池层状氧化物正极中实现广泛应用。

发表期刊：ACS Energy Letters（IF=23.991）
DOI：10.1021/acsenergylett.3c00009

来源：长三角物理研究中心（IOPLY）
原文链接：https://www.ioply.cn/html/content_554087.html