高能钠离子电池的发展离不开具有稳定循环性能的高电压钠离子正极材料。然而，钠层状正极材料在高电压区下的不可逆氧化还原反应，会导致结构不稳定，较差的循环容量保持率等。

基于此，中科院化学研究所郭玉国研究员，殷雅侠研究员报道了一种通过在O3-NaLi_1/9Ni_2/9Fe_2/9Mn_4/9O₂中掺入轻质硼来抑制充电到>4.0 V时的不可逆氧释放的策略。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算结果表明，在高电压电荷补偿过程中，通过阴离子氧化还原，轻质硼掺杂与邻近的氧原子形成强共价的B-O键，使O原子在电子上更负，以抵抗过度氧化。

2）X-射线衍射实验、X-射线吸收光谱和差示电化学质谱联合分析表明，NaLi_1/9Ni_2/9Fe_2/9Mn_4/9O₂有效地抑制了晶格在深度脱钠的不可逆氧释放，并具有良好的结构稳定性。

3）有趣的是，轻量的硼掺杂引发了更多的阳离子氧化还原反应，从而提供了额外的容量，与对照材料相比，容量增加了约10.1%。与未掺杂的纯NLNFM相比，B掺杂O3型NaLi_1/9Ni_2/9Fe_2/9Mn_4/9B_1/50O₂（NLNFMB）在0.1 C（25 mA g⁻¹）下的可逆容量为160.5 mA h g⁻¹，循环稳定性为82.8%。此外，构建的硬碳||NLNFMB全电池可提供高达224 Wh kg⁻¹的比能量（基于正极和负极活性物质的总质量）。

这项研究展示了轻质硼掺杂在NIBS技术中的应用前景，可以在抑制不可逆氧释放的同时提高NIBs的容量。此外，通过轻元素掺杂策略，可以进一步设计出具有更稳定、更高容量的层状氧化物。

参考文献

Guo, YJ., Wang, PF., Niu, YB. et al. Boron-doped sodium layered oxide for reversible oxygen redox reaction in Na-ion battery cathodes. Nat Commun 12, 5267 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25610-7

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25610-7