基于铁基和锰基正极的钠离子电池（SIBs）具有理论容量高、原料丰富、价格低廉、无毒等优点，在电网储能技术中显示出广阔的应用前景。然而，由于正极材料较差的结构稳定性，而导致其循环寿命较低，这对SIBs的实际应用来说仍然是一个巨大的挑战。
近日，北京大学深圳研究生院潘锋教授，肖荫果教授报道了基于结合不同杂原子强度的Li/Cu共取代策略，设计合成了一种新型钠离子电池正极材料Na0.65Li0.08Cu0.08Fe0.24Mn0.6O2（NLCFM）。揭示了Li和Cu的引入提高了平均氧化还原电位，同时稳定了晶格结构。
文章要点
1）实验结果表明，NLCFM材料具有约3.5 V的高平均电压、高的耐湿性和良好的循环稳定性（500次循环后容量保持率为88.2%），是一种非常有前途的正极材料。
2）结合原位和非原位XRD表征以及详细的失活分析，研究人员发现稳定的主体和较少的TM溶解以及循环时可忽略的累积应变（单位晶胞体积演化低至0.7%）是NLCFM获得优异电化学性能的关键。对于共取代电极，P2−Z相变在2.5−4.2 V的电压范围内被完全抑制，从而实现了类固溶体反应和良好的循环性能。
这种通用的共取代策略也可以应用于其他插层正极。此外，研究结果表明，实现Na+脱嵌/插层过程中的完全固溶体反应是设计高性能SIBs正极材料的一个有指导意义的发展方向。
参考文献
Rui Qi, Mihai Chu, Wenguang Zhao, Ziwei Chen, Lei Liao, Shisheng Zheng, Xiping Chen, Lei Xie, Tongchao Liu, Yang Ren, Lei Jin, Khalil Amine, Feng Pan and Yinguo Xiao, A Highly-Stable Layered Fe/Mn-based Cathode with Ultralow Strain for Advanced Sodium-ion Batteries, Nano Energy, (2021)
DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106206
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106206
