TUS新研究：钪如何提高钠离子电池电极的耐久性

盖世汽车讯 钠离子电池(SIBs)正日益成为锂离子电池的热门替代品。钠(Na)在地壳中的储量远高于锂，这为降低成本提供了契机。此外，钠离子电池还具有更高的安全性和低温性能。事实上，钠离子电池已开始商业化应用，涵盖从便携式电子产品到电动汽车等诸多领域。

在众多正在研发的正极材料中，层状钠镍锰氧化物(Nax[Ni,Mn]O2)脱颖而出，成为极具潜力的候选材料。特别是Na[Ni1/2Mn1/2]O2的O3型多晶型，因其在初始状态下含有化学计量比的Na+，并能提供相对较大的可逆容量而备受关注。

然而，由于充放电过程中体积变化较大，该材料存在严重的容量衰减问题。为了解决这个问题，之前的研究探索了异质金属取代。在众多候选材料中，钪离子(Sc³⁺)在改善循环性能方面展现出潜力。然而，这些性能提升背后的确切机制仍有待深入研究。

探究钪的双重作用

据外媒报道，在此背景下，由日本东京理科大学(Tokyo University of Science，TUS)应用化学系教授Shinichi Komaba和副教授Shinichi Kumakura领导的研究团队，研究了将Sc³⁺掺入O₃-Na[Ni₁/₂Mn₁/₂]O₂ (NNMO)中对其晶体结构和电极性能的影响。

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东京理科大学

该团队成员还包括东京理科大学的Kodai Moriya和博士生Sho Toriumi，以及与Yoshitaka Tateyama和助理教授Hoang Duc Luong合作的研究团队。

该研究发表于期刊《Small》。研究人员采用了两种方法来研究掺入Sc³⁺的影响：掺杂和表面包覆。

“Sc离子可以通过两种方式掺入材料内部：掺杂到体相结构中，或者通过外部包覆。这两种方法都能改善循环性能，但其潜在机制尚未阐明。”Kumakura说道。 “在本研究中，我们探讨了钪如何通过掺杂和涂层两种方式改善钠离子电池的性能短线选股方法，并阐明了它们不同的作用机制。”