中科院过程所赵君梅、西南交通大学徐春柳AFM：兼具耐空气稳定性与超快离子传输的钇改性钠基层状氧化物正极材料开发

本文针对O3型NaFe1/3Ni1/3Mn1/3O₂（NFNM）正极材料存在的Na⁺迁移动力学迟缓、充放电过程不可逆相变及空气稳定性差三大核心问题，提出钇基协同表体改性策略。研究通过一步液相浸渍-高温烧结工艺，在NFNM表面构筑约5 nm外延Y₂O₃包覆层，同时将Y³⁺选择性掺杂进入Na层晶格位点。实验与DFT计算表明，Y₂O₃包覆层有效隔绝空气中水汽与CO₂，抑制表面副反应，大幅降低钠离子流失；占据Na层的大半径Y³⁺作为晶格支柱，拓宽c轴层间距、降低Na⁺迁移能垒，并通过增强Y-O共价键提高层板滑移势垒，缓解O3-P3相变引发的晶格应变。最优3 mol%钇改性样品NFNM-Y3展现出优异综合性能：在1 C、2-4 V电压区间循环200圈容量保持率达86.0%，经7天空气暴露后仍释放130.4 mA h g⁻¹初始容量，组装硬碳负极全电池实现311.48 Wh kg⁻¹能量密度，100圈容量保持率77.21%。该协同改性策略为提升钠离子层状氧化物正极的离子传输与结构稳定性提供了高效技术路径。