近日，我院洪振生教授课题组在钠离子电池层状氧化物研究领域取得重要进展，研究成果以“Minimal rare-earth pillar engineering for durable layered oxide cathodes in sodium-ion batteries”发表于储能领域国际著名学术期刊Nano Energy。
O3型层状氧化物在循环过程中存在严重的晶格应变、滑移层滑动以及过渡金属迁移等问题，限制了其在实际应用。不同于传统的高含量或多元素改性策略，研究团队引入了超低含量（0.1 mol%，x = 0.001）的Yb掺杂到NaO₂层中。作为一种具有强Yb–O键和局域化4f电子的稀土离子，Yb优先占据钠空位位置，在那里形成刚性支柱，将相邻的TMO2滑移层固定住。这种“钉扎效应”抑制了滑移层的滑动，提高了过渡金属迁移的能垒，并减少了各向异性晶格应变。计算结果表明，TM–O共价性增强，电子态得到改善；原位XRD/XAS证实结构演化高度可逆。此外，像差校正STEM观察表明，Yb掺杂有效抑制了结构畸变、原子空位和阳离子无序现象。改性后的正极材料表现出显著改善的电化学性能。本研究提出了一种简单且成分极简的稀土支柱策略，用于构建耐用的层状氧化物正极材料。
该成果福建师范大学为第一完成单位，我院硕士研究生洪英斌为第一作者，郑力拓副教授、洪振生教授、上海理工大学吴超教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才、福建省自然科学基金和福建师范大学碳中和研究院开放基金等多方资助。
论文全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285526006166?via%3Dihub
