Na0.44MnO2作為鈉離子電池隧道型氧化物最典型的材料，它具有獨特的S形通道，有利于Na+的快速脫出和嵌入，并表現出較為優異的空氣/水穩定性。然而，Na0.44MnO2仍存在以下問題：1）Na+/H+離子交換導致表面殘堿較高，會引起正極漿料凝膠化，損害其電化學性能；2）充放電曲線中存在多個電壓平臺，對動力學行為產生不利影響；3）Na0.44MnO2的鈉化學計量比低，不適合與未預鈉化的硬碳負極進行全電池匹配，需要一種策略來補償在SEI形成過程中損失的鈉。

基于此，我校化學與材料工程學院肖遙團隊提出了一種通過Ti取代Mn的內外協同策略，降低材料表面殘堿、調節電化學行為，并進一步提高Na0.44MnO2耐水性。通過鈦取代的材料不僅在傳統的PVDF/NMP體系中表現出優異的循環穩定性，同時在CMC/H2O體系中也表現出優異的倍率性能和超高的循環穩定性。利用原位XRD、深度刻蝕XPS表征技術，證明了鈦取代的樣品在充電和放電過程中具有優異的結構穩定性及表面存在含Ti外延層。DFT理論計算闡明了電子結構的機制，同時進一步證明了鈦取代的正極材料具備優異的疏水性。同時，本工作采用工業級原料進行了大規模Na0.44Mn0.85Ti0.15O2材料的制備，與實驗室小批量的Na0.44Mn0.85Ti0.15O2電化學性能相比，仍表現出優異的倍率性能和循環穩定性。此外，本文提出了一種基于富鈉材料PBA的新型鈉補償策略。制備出的PBA-Na0.44Mn0.85Ti0.15O2復合材料用作正極，與硬碳負極組裝成鈉離子電池，首次實現了隧道型氧化物正極從實驗室放大到工業生產，為隧道型氧化物正極在SIBs中的實際應用提供了重要參考。

圖1. 論文研究內容示意圖

該成果以“Reviving Sodium Tunnel Oxide Cathodes Based on Structural Modulation and Sodium Compensation Strategy Towards Practical Sodium-ion Cylindrical Battery”為題，發表在《Advanced Materials》上，溫州大學為第一通訊單位，我院碩士研究生劉含笑和孔令益為共同第一作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202407994.