Zusammenfassung O3-Typ geschichtete Kathodenmaterialien in Natrium-Ionen-Batterien weisen aufgrund ihrer einzigartigen Kristallstrukturen und hohen Na+-Gehalts eine hohe Kapazität auf. Jedoch begrenzt der Kapazitätsabbau durch irreversible Phasenübergänge im Hochspannungsbereich direkt die kommerziellen Anwendungen. Hier wurden mit Zn-dotierten O3-NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 (NFM) Kathoden erfolgreich hergestellt, indem der reversible Phasenübergang mit Zn-Dotierung unter Anwendung der Hochtemperatur-Festkörpermethode reguliert wurde. Die optimale NFM-3% Zn erreicht eine hoch effiziente Leistung von 84,5 mAh g−1 bei 10 C, und die reversible Kapazität beträgt bemerkenswerterweise bis zu 83,5 mAh g−1 nach 300 Zyklen im Hochspannungsbereich von 2,0–4,2 V. Die Einführung zusätzlicher Zn-Ionen in die TM-Schicht verbessert die TM─O-Bindungsinteraktionen, erweitert die Alkali-Metall-Schichten und erhöht die Stabilität der geschichteten Kristallstruktur. Darüber hinaus bietet die Zn-Einbringung eine hohe Elektronenlokalisierung, die den reversiblen O3-P3-OP2-P3′-O3 Phasenübergang von NFM reguliert und die zufällige Migration von TM in die Alkali-Metall-Schichten unterdrückt. In Kombination mit den Ergebnissen der in situ XRD und der Dichtefunktionalanalyse wird der Phasenübergangsmechanismus der Natriumspeicherung von Zn-dotierten NFM-Kathoden detailliert untersucht. Diese Studie bietet eine Modifikationsstrategie für O3-Typ geschichtete Kathodenmaterialien zur Verbesserung der Leistung im Hochspannungsbereich für Natrium-Ionen-Batterien.
Liu et al. (Thu,) untersuchten diese Frage.