在过去的几十年里，锂离子电池(LIBs)由于其高能量密度和环境友好性，被认为是许多储能应用的最佳选择。近年来，由于锂和钴资源有限，以及不断增加的需求，导致锂离子电池用LiCoO2和镍基正极材料(Ni含量≥为60%)的成本不断增加。具有高比容量的层状锰基材料引起了人们的极大关注。研究发现，P‘2型Na_xMnO₂具有比P2型Na_xMnO₂(≈2.5V)更高的工作电压(≈2.7V)。然而，由于Mn³⁺在深固体状态下的相变和Jahn–T eller协同变形引起的相变和结构紊乱造成高度不饱和状态中的大量体积变化而引起的结构不稳定性，因此，仍然无法避免Mn基Na_xMnO₂正极材料容量的逐渐衰减。

有鉴于此，韩国世宗大学Seung-T aek Myung报道了将P'2型Na_0.67[Ni_0.1Fe_0.1Mn_0.8]O₂材料作为钠离子电池正极材料，该材料在Na⁺循环脱嵌过程中表现出显著的结构稳定性。

文章要点

1）过渡金属层八面体中的O-Ni-O-Mn-O-Fe-O键被用来抑制Mn-O键的伸长，从而阻止了Na⁺循环脱/插层过程中的结构退化以提高其电化学活性，从而形成高度可逆的储钠机制。

2）在0.05 °C（13 mAg^-1）时，具有约220 mAh g^-1（605 Wh kg^-1）的高放电容量，同时，在3 C时，具有约140 mAh g^-1的高可逆容量。此外，在超过200个循环后，具有出色的容量保持能力（80％）。

3）研究发现，高性能与可逆的P'2-OP4相变和充放电时的小体积变化（≈3％）有关。稳定性使其在Na_0.67[Ni_0.1Fe_0.1Mn_0.8]O₂//硬碳全电池中具有良好的循环性能，在0.2 C时具有出乎意料的高能量密度（542Wh kg-1），1 C时，在500个循环中的容量保持率为81%。

该研究表明，P'2型Na_0.67[Ni_0.1Fe_0.1Mn_0.8]O₂材料是一种很有前途的SIBs高能量密度正极材料。

Ji Ung Choi, et al, Mn-Rich P'2-Na_0.67[Ni_0.1Fe_0.1Mn_0.8]O₂ as High-Energy-Density  and Long-Life Cathode Material for Sodium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202001346

https://doi.org/10.1002/aenm.202001346