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了解富錳層狀陰極材料中的氧氧化還原反應是提高鈉離子電池（SIB）容量的重要策略，同時滿足低成本和豐富資源利用的需求。盡管如此，P2型Na_y[A_xMn_1-x]O₂成分（其中A=非電活性元素）表現出較差的容量保持率和較低的工作電壓，以及較寬的電壓滯后。此外，Na_y[TM_xMn_1-x]O₂（其中TM=過渡金屬）在沒有陰離子氧化還原活性的情況下仍然具有低容量。近日，世宗大學Seung-Taek Myung、特文特大學Payam Kaghazchi將Li、Mg和Ni引入P2層狀Na_xMnO₂基質中，以探索由密度泛函理論和從頭計算分子動力學設計組成的多種成分狀態。

本文要點：

1) 作者優化了P2-Na_0.7[Li_0.1Mg_0.05Ni_0.15Mn_0.7]O₂構型，表現出增強的結構和電化學穩定性。X射線衍射分析證實了P2結構在整個脫鈉過程中的保留，全面的結構分析揭示了Ni²⁺/Ni⁴⁺、Mn³⁺/Mn⁴⁺和O^2-/（O₂）^n-氧化還原對促進的復雜電荷補償機制。

2) 中子衍射和核磁共振技術闡明了鋰在TM和鈉層中的遷移現象。該研究強調了鋰、鎂和鎳共摻雜在陰極材料開發中的關鍵作用，為具有增強電化學性能的SIB鋪平了道路。

參考文獻：

Man-Jae Cho et.al Theoretical and Experimental Optimization of P2-Type Sodium-Ion Battery Cathodes via Li, Mg, and Ni Co-Doping: A Path to Enhanced Capacity and Stability Adv. Energy Mater. 2024

DOI: 10.1002/aenm.202405112

https://doi.org/10.1002/aenm.202405112