近日，刘黎教授带领团队开发出钠离子电池正极材料的一种新结构，这个结构为钠离子电池的大规模生产和应用提供了重要技术支持。3月31日，湘潭大学宣布这一科研成果，成果已被国际顶级期刊《美国化学会志》接收发表。 该团队联合南京航空航天大学和南开大学的科研力量，从晶体学对称性出发，把晶体的面外对称性设计给攻克了。他们给碱金属层中引入电荷歧化，结果使得P3型层状氧化物材料发生单斜晶格畸变。这样一来，原有的晶体对称性被打破，P型和O型Na离子间隙位点共存，阻断了氧离子长程有序滑移。这样就有效抑制了有害相变的发生。 这个研究表明，新结构调控策略给高能效、低滞后钠离子电池正极材料设计提供了全新途径。他们设计制备出TS-NMNMCO层状氧化物正极材料。这个材料在200圈循环后容量保持率高达80.2%。 刘黎教授强调说，该结构设计策略具有良好的普适性，可以扩展到其他层状电极体系，给高性能电极材料的理性设计提供新范式。钠资源丰富，钠离子电池因此成为大规模储能中极具前景的选择。但是在充放电过程中，复杂的相变和严重的电压滞后问题制约着钠离子电池发展。 传统的改性策略集中在对层状氧化物材料面内金属离子掺杂或无序化设计上，但这些措施难以根治面外堆叠次序引发的结构失稳问题。刘黎教授的团队揭示了调控离子传输动力学与结构稳定性之间的关联机制。他们通过巧妙地诱导单斜晶格畸变打破原有晶体对称性构建独特面外对称性，成功阻断了氧离子长程有序滑移。 研究结果表明，这种新结构有效抑制材料结构演化过程中出现的有害相变问题。基于这个策略设计制备出TS-NMNMCO层状氧化物正极材料经过100圈循环平均电压滞后仅0.16伏。在每克100毫安电流密度下200圈循环后容量保持率高达80.2%。这个结果远超P3型层状氧化物正极材料表现。