高电压层状锰基氧化物通过利用氧氧化还原化学，是一种极有前途的大容量正极材料。但这种氧化还原过程往往会发生不可逆氧损失，导致严重的电压滞后、颗粒开裂和容量衰减。

近日，北京理工大学Chuanbao Cao，Youqi Zhu报道了在较高的截止电压下，Cu和Co双取代的互补策略可以稳定P2-Na_2/3(Mn-Ni-Cu-Co)O₂正极的阴离子氧化还原化学。

文章要点

1）研究发现，Cu对Mn和Co对Ni的双重取代形成了稳定的Cu-O和Co-O八面体，通过TMO₂片层的收缩和Na层间距的扩大来调整晶格结构，从而提高Na⁺的扩散动力学。Co取代可以提高高压区，使截止电压可调到4.3 V，并激活氧氧化还原，减弱不可逆氧损失。而Cu取代可以通过Cu 3d和O 2p轨道之间的相互作用来抑制氧损失，抑制电压衰减。

2）实验结果显示，基于互补效应的P2型Na_0.67Mn_0.6Ni_0.2Cu_0.1Co_0.1O₂正极提高了电池的长循环寿（500次后容量保持率为82.07%）和在半电池高上截止电压下显著的倍率性能。此外，该电池还表现出优异的倍率性能，在20 C时的放电容量高达62.6 mAh g^-1。

这种Cu和Co的双取代策略为高能密度SIBs的实用化提供了一条途径。

参考文献

Quanqing Zhao , Faheem K. Butt , Min Yang , Zefeng Guo , Xiuyun Yao , Maximiliano Jesus Moreno Zapata , Youqi Zhu , Xilan Ma , Chuanbao Cao , Tuning oxygen redox chemistry of P2-type Manganese-based Oxide Cathode via Dual Cu and Co Substitution for Sodium-Ion Batteries, Energy Storage Materials (2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.06.029

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.06.029