前 言

层状氧化物具有周期性层状结构和二维离子传输通道，是一类嵌入型化合物。钠基层状氧化物（通式为NaxMO2，M为一种或多种过渡金属元素或其他掺杂元素）具有制备方法简单、压实密度高和能量密度高的特点，是钠离子电池的主要正极材料。钠离子在MO6多面体形成的层间与氧配位形成O（八面体）和P（三棱柱）两种构型。O3和P2是钠离子电池层状正极材料中最常见的两种结构（数字代表氧原子层最少重复单元的堆垛层数），往往钠含量越高越容易形成O3相，反之越容易形成P2相。

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钠离子电池O3相层状氧化物正极材料

O3相层状氧化物正极材料（O是Octahedral的缩写，即八面体位置）是八面体结构对应ABCABC…其结构样式如图1。

图1—O3相层状氧化物正极材料晶体结构示意图

O3相层状氧化物正极材料具有较高的初始Na含量，能够脱出更多的钠离子，具有较高的容量等优势；然而，其在电化学过程中，复杂的相变伴随着缓慢的Na+扩散动力学依然制约了O3型正极的性能发挥，由此引发O3型层状正极结构稳定性、倍率性能以及循环稳定性欠佳。而山东华纳新能源研发团队基于层状氧化物深入研究针对层状正极材料所面临的高压不可逆释氧、体相与表面不稳定等科学问题，提出了轻质硼掺杂稳定晶格氧和铝硼竞争性掺杂实现稳定体相和表面的策略。

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钠离子电池P2相层状氧化物正极材料

P2相层状氧化物正极材料具有较大的Na层间距，能够提升钠离子的传输速率和保持层状结构的完整性，具有优异的倍率性能和循环性能。P2相层状氧化物正极材料（P为Prismatic的缩写，即三棱柱位置）是三棱柱结构对应ABBA…其结构样式如图2。然而，当P2相层状氧化物正极材料充电至高的电压区间后，提供高容量，但是其结构通常会变得不稳定，甚至发生不可逆的相变（P2型结构转变为O2型，体积变化大），最终造成材料性能滑坡式的下降。因此，如何在循环过程中维持高电压的结构稳定性，是高容量P2型氧化物正极电化学性能的关键。山东华纳新能源研发团队通过筛选功能性金属元素掺杂解决了高电压下的不可逆相变的问题。此外，通过构筑钠/空位无序结构显著提升了正极材料的倍率性能。以上创新性的解决策略，可实现层状氧化物正极材料性能的全面提升。

图2—P2相层状氧化物正极材料晶体结构示意图

文章来源：钠电材料

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