摘要：

中南大学唐瑞仁教授、湖南农业大学吴雄伟教授和温州大学肖遥教授合作，从空气稳定性、界面化学到相转变，由外及内的角度综述了钠离子电池层状氧化物正极材料的最新研究进展。该综述系统地揭示了层状氧化物正极材料空气稳定性、界面稳定性和结构可逆性的衰退根源以及性能影响，同时梳理和分析了目前主流的改性策略，包括化学元素取代、表界面改性及结构调控等，最后提出了实用型层状氧化物正极材料亟待解决的关键科学问题、普适的优化策略以及未来的努力方向。

文章介绍：

钠离子电池作为一种新型储能技术，具有安全高效、绿色环保和低成本等优势，被认为是锂离子电池的补充或替代品，并可推广应用于大规模储能等领域。为了加速推进钠离子电池的发展，探索性能优异的正极材料一直是该领域的研究热点。近年来，越来越多的钠离子电池正极材料被开发出来，研究最多的正极材料主要包括普鲁士蓝、聚阴离子和层状氧化物。其中，层状氧化物正极材料因理论比容量大、工作电压高，且易于大规模生产和制备，展现出了巨大的商业潜力，获得了广泛的关注 。

图1. 层状氧化物正极材料从制备到应用，从外到内所面临的挑战。

然而，从层状氧化物正极材料的制备到应用的宏观角度以及材料本征结构从外到内的微观角度出发，仍然存在一系列挑战限制了它的实际应用（图1）：i）层状氧化物暴露于潮湿空气中会迅速恶化，因为空气中H2O和CO2分子易被吸收嵌入到层状结构中，同时通过自发Na+/H+交换造成活性钠损失，并形成NaOH和Na2CO3等表面残碱；这些电化学非活性残钠化合物会引发浆料凝胶化和集流体腐蚀，这对后续的电极制造加工和电池性能非常不利。ii) 层状氧化物在电解液中循环时会产生一系列的界面副反应，比如电解液在高电压条件下分解并诱发HF攻击，导致不可逆的过渡金属溶出以及气体释放。iii) 层状氧化物在充放电过程中会发生复杂的相变，这是因为在Na+脱嵌过程中Na+/空位排序和层间滑移引起的。频繁的相变会引起复杂的电化学行为、不可逆的结构畸变以及巨大的体积变化，大大降低电池的倍率性能和循环性能。

图2. 层状氧化物正极材料关于空气稳定性、界面稳定性和结构可逆性方面的衰退机制。

这项工作旨在全面地总结这些与层状氧化物相关的关键科学问题，了解其根本原因和衰退机制（图2），并全面总结了目前主流的改性策略，包括化学元素取代、表界面改性和结构调控等（图3），重点关注如何提升空气稳定性、减少界面副反应、抑制相变，从而实现高的结构可逆性、快速的Na+动力学以及卓越的综合电化学性能。最后讨论了不同策略的优点和缺点，并对层状氧化物正极材料未来的挑战和机遇提出了见解。

图3. 层状氧化物正极材料的不同改性策略。

点击链接阅读全文：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/inf2.12422?utm_medium=display&utm_source=xmol&utm_campaign=R2R345C&utm_content=DA20_Xmol_Journal_article_campaign_2_RM-CHINA_AGT_R2R345C_display_inf212422

《信息材料（英文）》（InfoMat）创刊于2019年，是由教育部主管，电子科技大学和Wiley出版集团共同主办的开放获取式英文学术期刊（月刊）。本刊聚焦信息技术与材料、物理、能源以及人工智能等新兴交叉领域前沿研究，旨在打造电子信息领域的世界顶尖期刊，推动电子信息技术与多学科交叉的共同发展。期刊2022年度影响因子为22.7，JCI指数2.37，5年影响因子22.7，2022年度CiteScore为35.6，SNIP指标为3.344。在材料科学各领域位列前茅，其中科院分区为材料科学1区Top、材料科学综合1区。期刊先后收录于DOAJ、SCIE、Scopus、CSCD、CAS、INSPEC等数据库。

如果篇首注明了授权来源，任何转载需获得来源方的许可！如果篇首未特别注明出处，本文版权属于 X-MOL （ x-mol.com ）， 未经许可，谢绝转载！