层状氧化物作为钠离子电池的正极材料，因其容量大、组成灵活而受到广泛关注。然而，层状正极材料在分解过程中倾向于热力学和电化学不稳定。

近日，南京大学周豪慎教授，Peng Wang，郭少华副教授报道了通过掺杂策略巧妙地实现了钠层中钉扎的Fe³⁺，为设计坚固的层状正极材料做出了贡献。

文章要点

1）研究人员利用原子分辨扫描透射电子显微镜（STEM）和粉末X射线衍射（XRD）清晰地揭示了Na_0.67Mn_0.5Co_0.5-xFe_xO₂（x=0，0.1和0.2）中Fe³⁺在钠层中的钉扎和晶格参数的反常变化。最佳钉扎点为2.5%的Na_0.67Mn_0.5Co_0.4Fe_0.1O₂（NMCF0.1）的电化学性能优于无Fe³⁺钉扎的Na_0.67Mn_0.5Co_0.5O₂（NMC）和钉扎点为7.3%的Na_0.67Mn_0.5Co_0.3Fe_0.2O₂（NMCF0.2）。采用最佳Fe³⁺钉扎的NMCF0.1正极具有超过1000次循环的出色循环性能和高达10 C的卓越倍率性能。

2）原位XRD、恒电流间歇滴定技术（GITT）和差示扫描量热（DSC）分析表明，Na层中钉扎的Fe³⁺能很大程度上可以稳定层状结构，保持Na迁移路径的顺畅，提高热力学稳定性。

参考文献

Shiyong Chu, et al, Pinning Effect Enhanced Structural Stability toward a Zero-Strain Layered Cathode for Sodium-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202100917

https://doi.org/10.1002/anie.202100917