ナトリウムイオンバッテリーのための准ゼロ体積ひずみ陰極材料：LiおよびMgの相乗的置換効果

要約 P2型層状酸化物材料Na 2/3 Ni 1/3 Mn 2/3 O 2は、ナトリウムイオンバッテリー（SIB）の競争力のある候補です。しかし、高電圧領域での充電中に強いP2-O2相転移が発生し、急激な体積変化やサイクリング性能の低下を引き起こします。ここでは、体積変化が0.49%と低く、P2-O2転移が消失する准ゼロひずみP2-Na 0.75 Li 0.15 Mg 0.05 Ni 0.1 Mn 0.7 O 2陰極を合成しました。これにより、500サイクル後の83.9%の容量保持を示す優れたサイクリング性能が得られました。低い体積ひずみは2つの要因によるものと考えられます：（1）Na層にリベットされたMg 2+が、ナトリウム除去条件下で結晶構造を安定化する「柱」として機能し、高電圧下での構造変化を制限します。（2）遷移金属（TM）層へのLi +の侵入が、高度脱ナトリウム状態における電子の局在を緩和し、配位酸素原子を効果的に固定することでP2-O2転移の滑りを抑制します。本研究は、P2型陰極の構造安定性に対するLiおよびMgの相乗的置換効果に関する新たな洞察を提供するだけでなく、超低体積ひずみのSIBs用陰極材料を開発するための効率的な手段を示します。