四川大学蔡文龙&浙江大学李泽珩&河北大学申继学:Zr掺杂策略缓解正极材料中不规则应力释放以实现Ah级钠离子软包电池的长周期循环
计算材料学
2026-07-28 16:55
文章摘要
随着锂资源短缺问题的凸显,钠离子电池因其成本低、安全性高等优势成为重要替代技术。O3型层状过渡金属氧化物作为有前景的正极材料,但存在相变复杂、钠离子扩散缓慢及充放电过程中不规则应力释放导致结构退化的问题。本研究提出Zr掺杂策略,通过向NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2(NFM)中引入Zr元素制备NFMZ正极材料。Zr掺杂增大了c轴层间距,稳定了层状结构,加速了钠离子扩散,使O3-P3相变更可逆,并优化了应力释放机制。电化学测试表明,组装的安时级软包全电池在1.5-3.9 V电压区间、0.5 C倍率下循环1000周后容量保持率高达95.63%。该工作通过调控晶格应变和离子扩散动力学,有效提升了钠离子电池的长循环稳定性。
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