基于O3型Ni/Fe/Mn基层状氧化物正极的局部化学调控实现高性能钠离子电池

本文研究了稀土元素（如Lu、Yb、Er等）掺杂对O3型Ni/Fe/Mn基层状氧化物正极（NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2, NFM）的局部化学环境调控，以提升钠离子电池的电化学性能。研究背景指出，钠离子电池因其成本优势被视为锂离子电池的理想替代品，但较大的Na+离子半径限制了正极材料的比容量和结构稳定性。研究目的是通过稀土元素掺杂改善钠离子传输动力学和结构稳定性。实验结果表明，Lu掺杂的NFM正极在0.1C倍率下的首次放电比容量为151.36 mAh/g，10C倍率下的容量保持率为78.66%，循环性能和倍率性能显著提升。通过球差电镜、DFT计算和原位XRD等手段，证实了稀土元素掺杂对结构稳定性和钠离子扩散动力学的积极影响。结论表明，该方法为开发高性能钠离子电池正极材料提供了有效策略。