西安理工大学李喜飞教授AFM：调控晶格有序度实现受控层间滑移助力超稳定O3型钠离子电池正极材料

背景：O3型层状氧化物正极材料因高容量备受关注，但充放电过程中层间过度滑移导致不可逆相变和晶格应变，同时Na⁺扩散需穿过高能垒四面体位点，限制了倍率性能。研究目的：通过调控熵值（ΔSconf）来系统调节晶格有序度，探索半有序结构对层间滑移和离子传输动力学的影响，以实现超稳定钠离子电池正极材料。结论：研究团队以NFM为基体，通过Cu/Co掺杂设计出熵值递增的材料系列。准高熵（QHE-NFM）表现出独特的半有序晶格，Mn亚晶格保持蜂窝有序而其他阳离子无序，这种结构提供了适中的层间作用强度，有效缓冲滑移应力并维持相变可逆。电化学测试显示，QHE-NFM在5C下容量保持率为0.1C的78.1%，0.5C循环百圈保持97.4%，5C循环千圈保持84.4%。动力学分析表明其Na⁺扩散系数高，扩散能垒低（0.75 eV），晶格应变最小。原位表征证实其相变可逆性优异。该研究首次将晶格有序度确立为相变可逆性的可靠描述符，为设计高性能层状正极材料提供了新思路。