温州大学谭歆/侴术雷&中科大张文华&昆士兰科大良志JACS丨电位电荷效应破解钠锰氧相变！

本文聚焦于钠离子电池中钠锰氧化物正极材料面临的不可逆相变与容量衰减问题。研究背景指出，层状钠锰氧化物在充放电过程中易发生层状到尖晶石的不利相变，而传统电中性计算模型预测该相变在热力学和动力学上均不可行，与实验观察到的可逆性相矛盾。研究目的在于探究钠水钠锰矿中由层间无序诱导的可逆相变机制，解决理论与实验的不一致。研究结论表明，通过引入电位驱动电荷效应的计算框架，发现该效应从根本上调控了层间水分子和钠离子与二氧化锰层的相互作用。在高脱钠和高电位条件下，尖晶石相从亚稳态转变为热力学有利相，同时锰离子迁移势垒从传统模型的1.45电子伏特显著降低至0.19电子伏特，从而解释了实验上可逆的层状到尖晶石相变行为。该工作揭示了电位驱动电荷效应的重要性，为设计更稳定的层状氧化物正极材料提供了新的理论认识。