Совместная команда из университета Сиангтана предлагает новую парадигму для проектирования катодных материалов в натрие-ионных батареях

31 марта исследовательская группа под руководством профессора Лю Ли из Школы химии Сянтанского университета в сотрудничестве с группами из Нанкинского технологического университета и Нанькайского университета добилась прорывного прогресса в области катодных материалов для натрий-ионных батарей. Соответствующие результаты были недавно опубликованы в международном журнале *Journal of the American Chemical Society*.

Натрий-ионные батареи, благодаря своим обильным запасам натрия, являются идеальным выбором для крупномасштабного хранения энергии. Однако сложные фазовые переходы и гистерезис напряжения во время циклов заряда-разряда серьезно ограничивают их плотность энергии и срок службы. Традиционные стратегии модификации сосредоточены на плоскостном дизайне слоистых оксидов, что затрудняет решение проблемы внеплоскостной структурной нестабильности.

На этот раз исследовательская группа подошла к проблеме с точки зрения кристаллографической симметрии, предложив новую стратегию, названную "внеплоскостной дизайн симметрии". Вводя зарядовую диспропорцию в слой щелочного металла, они вызвали моноклинное искажение решетки в слоистых оксидах типа P3, создав уникальную внеплоскостную симметрию. Это позволило добиться сосуществования междоузлий натрий-ионов типа P и O, заблокировать дальнодействующее скольжение ионов кислорода и эффективно подавить вредные фазовые переходы.

Испытания показывают, что катодный материал, полученный на основе этой стратегии, демонстрирует средний по циклу лаг напряжения всего 0,16 В после 100 циклов при плотности энергии 437 Втч/кг. При плотности тока 100 мА/г скорость сохранения емкости достигает 80,2% после 200 циклов, что значительно превосходит показатели сравнительных материалов. Эта стратегия демонстрирует сильную универсальность и может быть распространена на другие слоистые электродные системы, обеспечивая ключевую технологическую поддержку для индустриализации натрий-ионных батарей.