P2-Na_2/3 Ni_1/3 Mn_2/3 O₂ è un tipico materiale catodico a ossido stratificato per SIB, caratterizzato da caratteristiche strutturali uniche che forniscono percorsi rapidi di trasporto degli ioni e barriere di diffusione più basse per Na ⁺ ioni. Di conseguenza, ha raccolto un'attenzione significativa da parte di numerosi ricercatori.

Tuttavia, questo materiale deve affrontare anche sfide come la complessa transizione multifase e i processi redox anionici irreversibili, che ne limitano le prestazioni elettrochimiche. Pertanto, c'è un urgente bisogno di sviluppare strategie efficaci per modificare questo materiale per migliorarne la praticità.

Ora, in un recente studio pubblicato su Science China Chemistry , guidato dal professor Yao Xiao del College of Chemistry and Materials Engineering dell'Università di Wenzhou, un team di ricercatori ha proposto una strategia di sostituzione del Ti per potenziare la crescita del singolo cristallino e ha progettato un P2-Na monocristallino idrostabile da ~10 μm sub>2/3 Ni_1/3 Mn_1/3 Ti_1/3 O₂ materiale catodico come prototipo.

"Secondo la legge di Vegard, il parametro reticolare viene modificato dai costituenti con pendenza assoluta di Vegard simile del sistema. Altrimenti, i droganti concentrati possono migrare verso le superfici e creare una pellicola eutettica che ha un punto di fusione inferiore rispetto ai due componenti puri, che è benefico per la diffusione atomica dell'interfaccia e la crescita dei cristalli Pertanto, è ragionevole sospettare che Ti ⁴⁺ con pendenze più grandi di Vegard potrebbero favorire la crescita dei cristalli dei catodi," dice Xiao.

Lo studio si è concentrato sul processo di formazione, sul comportamento elettrochimico, sull'evoluzione strutturale e sulla stabilità dell'aria di P2-Na_2/3 Ni_1/3 Mn_1/3 Ti_1/3 O₂ attraverso tecniche di caratterizzazione avanzate ed esplorato la relazione tra la sua struttura, funzione e proprietà.

I risultati hanno mostrato che la sostituzione del Ti è vantaggiosa per generare grani di grandi dimensioni, sopprimere transizioni di fase multiple e inibire l’ossido-riduzione anionico irreversibile attraverso la regolazione strutturale. Il materiale ottenuto non solo mostra un'elevata densità di energia e offre buone prestazioni del ciclo, ma migliora anche notevolmente il Na ⁺ cinetica dei trasporti e stabilità dell'aria.

Nel complesso, questo studio può fornire approfondimenti sulla modulazione strutturale multifunzionale per lo sviluppo di materiali catodici stratificati a base di sodio ad alte prestazioni per applicazioni pratiche.