通过钛替代提高钠离子电池的循环性能

Josiah02

　　松山湖材料实验室的研究人员通过提高NaNiO 2阴极的循环性能，在钠离子电池（SIB）技术方面取得了重大进展。该成果已发表在《材料未来》在线版上。
　　他们首次成功合成了正极活性材料 NaNi 0.9 Ti 0.1 O 2，其比容量达到 190 mAh/g，因此使其成为高能量密度 SIB 应用的潜在候选材料。这种创新方法不仅提高了电池稳定性，还推动我们向更先进的储能解决方案迈进。
　　NaNiO 2 (NNO)具有较高的理论比容量，作为 O 3型钠离子电池材料在超锂储能应用方面具有巨大潜力。然而，大 Na +离子的交换会导致严重的层间滑动和体积变化，从而降低循环性能。此外，Ni 3+引起的 Jahn-Teller 畸变（离子轨道周围电子排列不均匀）会对长期循环性能产生不利影响。
　　解决这些问题可以显著增强不久的将来 NNO 的实际应用。
　　卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的研究团队成功将 10 mol% Ti 4+引入 NNO 的 Ni 位。这有助于在 Na 缺乏相中保持更大的层间距离，并通过降低 Ni 的平均氧化状态来减轻 Jahn-Teller 活性。
　　虽然NaNi0.9Ti0.1O2 （ NNTO ）的循环性能较NNO有显著改善，但它仍然存在电池运行过程中体积变化大和高电位下不可逆晶格氧损失的问题。
　　这些问题导致结构不稳定和容量衰减。为了解决电化学机械降解/故障问题，可以将掺杂剂引入 NNTO 的 Na 和/或过渡金属位点。
　　通过结合物理和电化学表征技术，可以深入了解 NNTO 容量衰减背后的潜在原因，为定制这种有前景的阴极活性材料提供新途径。
　　该研究结果有望为钠离子电池带来广泛的影响，为高能量密度、电化学储能应用提供一种新材料。