高能量密度、低成本的储能一直是人们追求的主题。得益于丰富的资源，钠离子电池（SIBs）具有良好的应用前景。然而，由于缺乏具有大容量和较长循环寿命的合格正极材料，从而阻碍了SIBs的商业化。
近日，加拿大魁北克水电公司Karim Zaghib报道了一种具有正交P2型结构的K0.4Ni0.2Mn0.8O2正极材料。
文章要点
1）实验结果显示，K0.4Ni0.2Mn0.8O2正极材料在0.1 C时的高容量为194 mAh/g，在1 C时的高倍率容量为84%，在1 C下500次循环后的容量保持率为86%。
2）原位X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子体（ICP）结果和扫描透射电子显微镜（STEM）图像表明，即使所有的钠离子都被提取出来，剩余的钾离子仍然保持着柱-梁（pillar-beam）结构。此外，X射线吸收精细结构（XAFS）和差示电化学质谱（DEMS）结果表明，在循环过程中，参与电荷转移的是过渡金属离子，而不是氧。通过第一性原理密度泛函理论(DFT)计算所得到的钠和钾离子扩散特性，研究人员进一步验证了钾离子在材料中的作用。
这项工作通过对碱层中柱状钾离子工作机理的详细研究，揭示了其在提高电池能量密度和循环寿命方面的作用。
参考文献
Wang, Y., Feng, Z., Cui, P. et al. Pillar-beam structures prevent layered cathode materials from destructive phase transitions. Nat Commun 12, 13 (2021)
DOI：10.1038/s41467-020-20169-1
https://doi-org/10.1038/s41467-020-20169-1
