大多数P2型层状氧化物在高压下充电时体积变化较大，进而导致结构稳定性差。事实上，高电压并不是导致不可逆相变的原因。影响结构演化的内部因素有两个：保留在晶格中的Na⁺离子的数量和分布。

近日，华南理工大学刘军教授，香港城市大学Qi Liu，南方科技大学谷猛教授报道了通过设计富Co的Na_2/3Mn_1/3Co_2/3O₂、富Ni的Na_2/3Mn_2/3Ni_1/3O₂和Na_2/3Mn_1/2Ni_1/6Co_1/3O₂（通式为Na_2/3Mn_xNi_x-1/3Co_4/3-2xO₂（1/3≤x≤2/3））来研究剩余Na离子的分布与结构演化的关系。

文章要点

1）原位同步高能X射线衍射（HEXRD）和非原位XRD测试表明，不同的组分可以形成不同的Na⁺离子分布，进而导致不同的结构演化。而Na⁺离子在正极结构中的均匀分布可以避免Na⁺离子从层间剥离时的空位偏析，抑制结构的剧烈变化。

2）优化的Na_2/3Mn_1/2Ni_1/6Co_1/3O₂（x=1/2）可充电至4.5V，并保持晶格中均匀的Na离子。在电流密度为20 mA g^-1时，该正极的可逆容量为150 mA h g^-1，单位电池体积变化率仅为1.9%。

本工作为实现高容量、高稳定性的SIBs正极材料提供了新的思路。

参考文献

Zhengbo Liu, et al, Ultralow Volume Change of P2-type Layered Oxide Cathode with Controlled Phase Transition by Regulating Distribution of Na⁺, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202108109

https://doi.org/10.1002/anie.202108109