上海交通大学机械与动力工程学院燃料电池研究所章俊良教授团队取得突破性进展！其研究成果发表于《美国化学会志》(journal of the american chemical society)，论文题为“通过构建强共价键来限制p2型层状氧化物中氧氧化还原引起的层间滑移”。该研究深入揭示了钠离子电池正极材料在充放电过程中的晶格滑移机制。燃料电池研究所博士生蔡鑫胤为论文第一作者，章俊良教授、祖丽皮亚·沙地克副教授和复旦大学材料科学系周永宁教授为通讯作者。
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基于阴离子氧化还原的钠离子电池正极材料有望突破传统正极材料的能量密度限制，但其阴离子电荷补偿引起的不可逆相变却严重影响离子扩散动力学和循环寿命。为此，研究团队巧妙设计并制备了一种新型P2-Na2/3Li1/4Sb1/12Mn2/3O2正极材料。通过引入Sb元素，构建强Sb-O共价键，有效抑制了充电过程中的晶格滑移，使材料仅发生Z相转变，从而减轻层间应力，降低钠离子扩散势垒，最终实现电池的快速充电。
研究团队运用球差电镜直观展现了充放电过程中Z相滑移的微观过程，并利用同步辐射X射线吸收谱技术深入探究了电荷补偿机制及锰、氧原子局部结构的演变规律。 更重要的是，他们将这种新型正极材料组装成软包电池，其能量密度高达487 Wh kg−1，输出电压达到3.4 V，并在实验室成功点亮LED灯带，展现了其巨大的应用潜力。
总而言之，该研究通过Sb元素掺杂修饰，有效提升了钠离子电池正极材料的层状结构稳定性，构建了稳定的离子扩散通道，实现了快速充电。这项研究深入探讨了钠离子电池层状氧化物正极材料在阴离子氧化还原过程中的结构稳定性，揭示了充放电过程中正极结构相变规律与氧原子电子结构变化的内在联系，为高比能钠离子电池正极材料的研发提供了宝贵的理论指导和技术支撑。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。
