為了開發用于鈉離子電池的下一代商用氧化物陰極，降低鎳元素含量，并進一步調節錳等廉價過渡金屬元素的氧化還原反應以提高比容量至關重要。然而，錳氧化還原反應（MRR）的活化仍然是一個挑戰，MRR誘導了Jahn-Teller效應，導致嚴重的結構變形和快速的性能衰減。近日，中南大學張治安通過減輕長程Jahn-Teller有序性來穩定兩相層狀氧化鈉中的錳氧化還原反應。
本文要點：
1) 由于Na空位和O（2p）-TM（3d-t2g）軌道的弱雜化活化，雙相低Ni-Mn基氧化物P2/O3-Na0.8Ni0.23Fe0.34Mn0.43O2（P2/O3）表現出可逆的MRR，在充電和放電過程中在Mn4+和Mn3+之間進行躍遷。
2) P2/O3中P2型和O3型晶疇的交錯排列限制了長程Jahn-Teller有序性，以減輕MRR引起的MnO6八面體協同畸變，并抑制了Jahn-Teler效應，確保了MRR在電荷補償中的持續穩定性。此外，由于P2型相的引入，鈉離子的遷移勢壘顯著降低，空氣暴露后容量沒有明顯下降，分別顯著提高了P2/O3的動態性能和空氣穩定性。
Shihao Li et.al Mitigating Long Range Jahn-Teller Ordering to Stabilize Mn Redox Reaction in Biphasic Layered Sodium Oxide Adv. Energy Mater. 2024
DOI: 10.1002/aenm.202403955
https://doi.org/10.1002/aenm.202403955
