继Science后仅10天「国家杰青」胡勇胜团队，再发Nature Energy！

研究概述

高熵氧化物因其巨大的成分空间和熵驱动稳定性，增强了高性能钠离子电池正极的潜力。然而，目前仍然缺乏优化其组成的合理设计方法。

基于此，2024年8月26日，中国科学院物理研究所胡勇胜/苏东/陆雅翔、北京科技大学毛慧灿在能源、材料类顶级期刊Nature Energy上发表题为《Tailoring planar strain for robust structural stability in high-entropy layered sodium oxide cathode materials》的研究论文。

在此，作者开发了一种由全三维（3D）过渡金属 NaNi0.3Cu0.1Fe0.2Mn0.3Ti0.1O2 (NCFMT) 组成的O3型氧化物正极，其具有改进的可逆比容量和出色的循环稳定性。

用Sn4+离子 代替Ti4+(NaNi0.3Cu0.1Fe0.2Mn0.3Sn0.1O2; NCFMS) 会导致结构可逆性较差并降低其循环稳定性。此项研究表明，层状正极的结构完整性受到过渡金属层（TMO2）内组成元素相容性的影响。在NCFMS中，由金属离子位移引起的平面应变在重复循环过程中触发元素偏析和裂纹形成。

相比之下，由于其组成元素之间的高度机械化学相容性，NCFMT展示出了稳健的结构框架，有利于Na+的稳定存储。

这种理解为设计出色的层状高熵正极材料提供了见解。

图文解读

图1：NCFMT与NCFMS的原子结构差异

图2：NCFMT的电化学性能优于NCFMS示意图

图3：NCFMS和NCFMT正极的结构表征

文献信息

Ding, F., Ji, P., Han, Z. et al. Tailoring planar strain for robust structural stability in high-entropy layered sodium oxide cathode materials. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01616-5