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徐淑銀/王立芬/王躍生EnSM：無SEI負極實現(xiàn)97%首效、15C倍率的鈉離子全電池

十多年來，室溫鈉離子電池因其天然豐度和與鋰離子相似的嵌入化學而引起了人們的極大興趣。然而，由于電解液不受控制的分解和固體電解質中間相的形成，絕大多數(shù)鈉負極材料表現(xiàn)出極低的初始庫侖效率和不令人滿意的循環(huán)穩(wěn)定性。

內蒙古大學徐淑銀、中科院物理所王立芬、中國科學院大學王躍生等報道了一種新型層狀材料P2-Na0_.547[Mg_0.25Mn_0.75]O₂，作為無SEI的負極。

圖1 半電池性能

這種材料的可逆容量為126 mAh g^-1，初始庫侖效率為108%，在4C倍率下循環(huán)1000次后容量保持率約為80%。原位/非原位XRD和球差校正掃描透射電子顯微鏡（ac-STEM）技術監(jiān)測的長程和微觀結構演變顯示，在鈉嵌入和脫出過程中該材料沒有發(fā)生相變。

圖2 全電池性能

此外，與Na₃V₂₍PO₄)₃正極配對組裝而成的全電池也表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，其具有97%的高初始庫侖效率、優(yōu)異的倍率（15C倍率下為58%）和長循環(huán)性能（500次循環(huán)后為91%）。這是由于Na0_.547[Mg_0.25Mn_0.75]O₂負極具有優(yōu)異的結構穩(wěn)定性和無SEI特性。

據(jù)作者所知，就初始庫侖效率、倍率和循環(huán)性能而言，這是有史以來報道的鈉離子全電池中最佳的性能。根據(jù)這些結果，作者相信 Na0_.547[Mg_0.25Mn_0.75]O₂在室溫鈉離子電池應用中具有廣闊的前景。

圖3 原位XRD表征的結構演化

P2-Na0.55[Mg0.25Mn0.75]O2: an SEI-free anode for long-life and high-rate Na-ion batteries. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.031

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