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热工程岩盐表面纳米层构建环境稳定型P2结构钠离子电池正极材料
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月05日 来源:Advanced Energy Materials 26
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为解决锰基层状氧化物正极材料在大气和电化学腐蚀下性能衰减的问题,研究人员通过精确热处理在材料表面重构了机械强度高的岩盐纳米层(≈4 nm)。该纳米层与体相层状结构晶格兼容,显著提升了正极表面的化学和电化学稳定性。实验表明,改性电极在800次循环后容量保持率达92.3%,远超未处理电极的55.4%,同时有效抑制了过渡金属溶解和电解质腐蚀。这项低成本可规模化策略为钠离子存储正极材料开发提供了新思路。
锰基层状氧化物(Mn-based layered oxides)作为钠离子电池(SIBs)正极材料虽性能优异,却面临严峻的环境稳定性挑战——大气腐蚀和电化学腐蚀会导致过渡金属溶解(transition-metal dissolution)和电解质降解。有趣的是,科学家们通过精准的热处理工艺,在P2型正极材料表面成功构建了厚度仅4纳米的岩盐结构(rock-salt)纳米保护层。
这个神奇的纳米层就像给电极穿了件"晶格锁子甲":不仅与体相层状结构完美晶格匹配,还能有效阻隔水分侵蚀和电解质副反应。电化学测试数据令人振奋:经过界面工程优化的电极在800次充放电后容量保持率高达92.3%,而普通电极仅剩55.4%。更妙的是,该岩盐纳米层像防锈涂层般显著抑制了锰离子溶出,同步提升了材料的环境耐受性。
这项研究为钠离子电池正极材料开发提供了双重突破:既解决了锰基层状氧化物环境稳定性差的行业难题,又通过简单可控的热处理工艺实现了纳米级界面精准调控。这种"纳米装甲"策略不仅适用于钠电体系,更为其他易腐蚀电极材料的界面工程设计提供了普适性思路。
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