钠离子电池—研究发现通过空位取代、掺杂可提高钠离子电池稳定性

锂离子电池是最常用的储能材料，但由于其原材料的稀缺，其供应受到限制。相比之下，钠离子电池利用了地球上丰富的资源。

然而，钠离子电池在使用过程中会发生较大的体积和晶体结构变化。它们也有较低的能量密度。为了克服这些问题，电池需要一种提高效率和结构稳定性的正极材料。

韩国成均馆大学和韩国科学技术研究院的研究团队通过空位取代和过渡金属层中的异质元素掺杂，提高了层状钠离子电池的结构稳定性。相关研究成果已在Applied Physics Reviews 期刊上发表。

在层状正极材料中，为了获得更好的电化学性能，通常采用过渡金属层。引入空位意味着金属与氧的比率小于1。这诱导了阴离子氧化还原反应和抑制相变。

此外，钛的引入提高了结构的稳定性，使稳定的阴离子氧化还原反应具有固定的氧化状态，并与氧形成强键合。研究人员表示，通过空位和钛的协同作用，他们正努力开发一种能够稳定反应的阴离子氧化还原基正极材料。

用x射线衍射分析证实了结构变化。在有空位的阴极中，通常发生的相变不存在。但钛掺杂起了关键作用，没有钛掺杂，只含空位的材料无法保持其微分电容随电压的变化。

研究人员计划继续开发具有更好电化学性能的钠离子正极材料。