P2型钠锰基层状氧化物由于成本低廉、理论比容量高而被视为最具应用前景的钠离子电池正极材料之一。然而，高电压下（大于4.0V）的不可逆相变和阴离子氧化还原诱导产生的结构畸变和阳离子重排会导致钠离子扩散动力学缓慢其容量快速衰减。近日，华侨大学Fang Fu、美国阿贡国家实验室Khalil Amine和Guiliang Xu以及厦门大学孙世刚等通过构型熵和离子扩散结构调控实现了稳定的P2型层状正极材料。

文章要点

1）研究人员认为同时增加熵和活性晶面能够显著改善P2型钠离子电池正极材料的快充能力和长期循环稳定性。因此他们设计了一系列多元素掺杂的具有不同构型熵和（010）活性晶面的P2型层状正极材料：Na_0.62Mn_0.67Ni_0.05Mg_0.09-_2yTi_yO₂ (CuMgTi-571, y = 0.01; CuMgTi-552, y = 0.02; CuMgTi-533, y = 0.03)。

2)研究人员通过对上述正极材料进行系统的电化学性能比较并研究其充放电过程中的相变和钠离子扩散系数，从而建立了熵 和活性晶面、阴阳离子动力学以及电化学性能之间的联系。与Na_0.62Mn_0.67Ni_0.37O₂相比，优化后具有高熵和活性晶面的Na_0.62Mn_0.67Ni_0.23Cu_0.05Mg_0.07Ti_0.01O₂不仅可以抑制结构畸变延长循环寿命，而且具有出色的阴离子氧化还原活性和快充稳定性。

参考文献

Fang Fu et al, Entropy and crystal-facet modulation of P2-type layered cathodes for long-lasting sodium-based batteries, Nat. Commun., 2022

DOI: 10.1038/s41467-022-30113-0

https://www.nature.com/articles/s41467-022-30113-0