基于氧层重构与孪晶结构策略实现99.8%初始库仑效率的P2型钠离子正极材料研究

来自研究人员通过氧层重构策略设计P2型Na0.75[Ni0.3Mn0.5Cu0.1Ti0.05Mo0.05]O2材料，成功抑制高压下不可逆P2-O2相变。该材料通过孪晶边界调控局域键合环境，增强Mn─O共价性并稳定晶格氧，同时提升体相电子导电性，实现99.8%初始库仑效率及优异循环性能（10C下624次循环容量保持率84.2%），为高性能钠电池开发提供新思路。

　　

通过氧层重构策略对P2型层状氧化物Na_0.75[Ni_0.3Mn_0.5Cu_0.1Ti_0.05Mo_0.05]O₂进行改性，成功构建具有对称"ABAB"氧原子排列的孪晶结构。该结构通过缩短过渡金属─氧（TM─O）键长并增强轨道杂化，显著强化Mn─O共价键作用，有效稳定晶格氧活性。同时降低的氧阴离子电荷密度与扩大的层间距协同缓解层间静电斥力，从根本上抑制了高压下不可逆的P2-O2相变。孪晶界面处费米能级附近价带与导带重叠诱导产生界面半金属行为，沿离子传输路径形成高效导电网络，大幅提升体相电子传导能力。改性材料表现出高达99.8%的初始库仑效率，在5C倍率下经过314次循环后容量保持率达84.47%，10C倍率下624次循环后仍保持84.2%的容量。本研究深化了对氧原子排列与孪晶结构调控机制的理解，为高性能钠离子电池正极材料设计提供了新范式。