​温州大学肖遥Nano Energy：电子结构工程助力钠离子电池层状氧化物正极

随着储能需求的不断增长，用于钠离子电池的层状氧化物正极（NaxTMO2）已成为研究人员关注的焦点。然而，不可逆的多相转变和结构退化以及晶格氧损失阻碍了它们的商业化。

基于轨道杂化概念的电子结构调控是解决关键科学问题的重要途径。近日，温州大学肖遥团队选择 Sn 作为概念性证明元素，从可逆相转变、反常结构调控和稳定阴离子氧化还原三个方面归纳Sn对层状氧化物正极的影响。首先，大尺寸的Sn4+ 抑制了过渡金属氧化物层（TMO2）的滑移和 Na+/空位有序化。其次，Sn4+具有独特的电子结构，有利于O3相的堆叠，形成P2/O3结构或异常O3结构，又因其难以与O 2p轨道杂化而有助于提高钠离子电池的中值电压。第三，强 Sn-O 键能稳定晶格氧，促进稳定的阴离子氧化还原，提高电池的能量密度。因此，电子结构调制可为高性能钠离子电池的发展和产业化提供技术方向。该成果以《Expediting layered oxide cathodes based on electronic structure engineering for sodium-ion batteries: Reversible phase transformation, abnormal structural regulation, and stable anionic redox》为题发表在《Nano Energy》。第一作者是Zhang Xin-Yu、Hu Hai-Yan。 

综上所述，基于 Sn 取代的电子结构调控，从可逆相转变、反常结构调控和稳定的阴离子氧化还原等角度，综述了目前用于 钠离子电池NaxTMO2存在的问题和改进措施。显然，电子结构调制是一种很有前景的策略。然而，如何利用 Sn 的取代优势，提高其比容量和工作电压，从而发挥SIBs可能带来的高能量密度优势，对于研究人员来说仍然是一个棘手的问题。