O3/P2-Na_(x)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)复合相正极材料的结构演变与储钠性能

作     者：蔡浩然 闫利珏 杨旭 潘慧霖 CAI Haoran;YAN Lijue;YANG Xu;PAN Huilin

作者机构：浙江大学化学系浙江杭州310027 能源清洁国家重点实验室浙江杭州310027 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2023年第12卷第9期

页      面：2707-2714页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：浙江省自然科学基金杰出青年项目(LR23B030003) 国家自然科学基金委员会联合基金项目(U21A2075) 

主　　题：钠离子电池 复合相结构 结构相变 降温过程 钠离子扩散 

摘      要：复合相界面可有效抑制含钠层状过渡金属氧化物正极材料中复杂的结构相变,提高循环稳定性。然而,复合相界面的设计与调控与层状氧化物的合成、煅烧过程密切相关。通过改变降温方式可实现对O3/P2-Na_(x)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)复合相正极材料的O3/P2相界面调控,进而调节其电化学储钠性能。研究发现,自然降温有利于高温煅烧阶段扩散至材料表面的钠离子返回体相,形成稳定的O3/P2相界面。急速降温过程如液氮骤冷,会阻隔钠离子返回体相,导致复合相材料容量降低,且不利于形成稳定的O3/P2相界面,削弱循环性能。电化学阻抗和循环伏安测试表明液氮降温会增大O3/P2-Na_(x)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)复合相界面阻抗,限制钠离子扩散动力学,导致钠离子扩散系数下降。本工作尝试建立钠离子扩散平衡机制以解释降温过程中钠离子的扩散行为及其对O3/P2相界面与体相钠含量的影响。合理调控层状氧化物正极煅烧过程的降温过程,对构建稳定复合相结构,抑制结构相变,提高层状氧化物材料的电化学稳定性具有重要意义。