In3+掺杂提升钠离子电池铁锰基层状氧化物正极稳定性

作     者：李鹏志 盛子墨 范哲 袁涛 

作者机构：上海理工大学材料与化学学院 

出 版 物：《有色金属材料与工程》 (Nonferrous Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2025年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(22379096) 

主　　题：钠离子电池 层状正极 O3型NaFe Mn O Jahn-Teller效应 In 掺杂 

摘      要：O3型NaFe0.5Mn0.5O2由于成本低廉，是一种极具商业潜力的钠离子电池层状正极材料，但其循环稳定性不佳是商业化面临的主要挑战之一。在Na+脱嵌过程中，Mn3+的强烈Jahn-Teller效应引起的不可逆相变和过渡金属（transition metal,TM）离子迁移是容量衰减的主要原因。采用电化学惰性离子In3+取代Mn3+的研究发现：In3+掺杂通过调节TM离子的价态来抑制JahnTeller效应，从而增强结构稳定性；有效增强了TM-TM以及TM-O的键能，缩小了TM层间距，降低了TM离子迁移的可能性；减小了正极材料颗粒的粒径，缩短了Na+的传输距离，提高了扩散能力。改性后的NaFe0.5Mn0.5-xInxO2样品在电势为2.0～4.0 V时表现出了更好的倍率性能和循环稳定性，可提供111.4 mA·h/g的可逆比容量。经过200圈循环后，其比容量保持率从25.78%提升至93.62%。