P2型Na0.67Ni0.33Mn0.67O2具有较高的理论容量和能量密度，是用于钠离子电池（SIBs）的主要正极材料。然而，将P2型Na0.67Ni0.33Mn0.67O2充电到高于4.2 V（vs. Na+/Na）时，会导致不利的结构转变和严重的容量衰减。
近日，中科大章根强教授报道了提出了一种特殊的位选择性双掺杂策略来显著提高P2型Na0.67Ni0.33Mn0.67O2的电化学性能，在长期循环，特别是在超高电流密度下时，在稳定晶体结构方面取得了重大突破。值得注意的是，合成的[Na0.67Zn0.05]Ni0.18Cu0.1Mn0.67O2正极在10 C的高倍率下循环2000次，容量保持率可达80.6%。
文章要点
1）原位XRD表征、离子扩散和电荷转移动力学研究以及深循环后的微观结构分析表明，独特的双位掺杂策略可以有效地降低Na+在块体材料中的扩散活化能，提高Na+在块体材料中的扩散速率，并抑制充电状态结束时O2相的形成。更重要的是，Na位的Zn离子掺杂可以起到“支柱”的作用，有效地降低d(O-Na-O)，提高O2−−Na+−O2−的静电结合力，强化层状正极的结构，抑制裂纹的产生，从而获得优异的循环稳定性、优异的倍率性能和耐湿性。
2）实验结果显示，采用NZNCMO和市售硬碳分别作为正极和负极的钠离子全电池，在60.3 W kg-1时的能量密度高达217.9 Wh kg-1，以及超过1000次的超长寿命。
代表了开发高性能P2型Na0.67Ni0.33Mn0.67O2层状氧化物用于实际应用的重要一步，并有利于下一代栅级储能的高性价比SIBs的发展。
参考文献
Bo Peng, et al, Unusual Site-Selective Doping in Layered Cathode Strengthens Electrostatic Cohesion of Alkali-Metal Layer for Practicable Sodium-ion Full Cell, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202103210
https://doi.org/10.1002/adma.202103210
