近日，我院科研团队在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》（自然指数期刊，一区Top期刊，影响因子19.0）上发表题为“Dual-Modification of P2-Na0.67Fe0.5Mn0.5O2 via Sn4+ Doping and LiF Coating Toward High-Performance Sodium-Ion Batteries”的研究论文。学院青年教师代林娜为第一作者，胡培教授及武汉大学陈朝吉教授为共同通讯作者，我校为论文第一单位。
钠离子电池因资源丰富、成本低廉、安全环保，在大规模储能与动力电池领域备受关注。P2型层状氧化物Na0.67Fe0.5Mn0.5O2（NFMO）凭借高理论容量、环境友好、成本低等优势，成为极具潜力的正极材料。但该材料存在三大关键问题，制约其产业化应用：（1）Na+扩散动力学缓慢，倍率性能差；（2）Mn3+的姜-泰勒畸变引发不可逆相变，循环中结构快速坍塌；（3）高电压下过渡金属溶解与晶格氧流失，容量衰减快。目前常用的单一改性手段（如元素掺杂或表面包覆）难以兼顾体相结构稳定与界面防护，常规方法多需要二次热处理或湿化学过程，可能破坏P2型结构并增加成本。
针对上述问题，团队创新性提出Sn4+掺杂–LiF包覆双修饰策略，借助简便的球磨和煅烧工艺，实现了对层状氧化物正极进行体相与界面协同调控。通过Sn4+掺杂拓宽离子扩散通道、稳定晶格结构，减轻充放电过程中的不可逆相变；通过LiF包覆，在不阻碍电荷传输的前提下抑制过渡金属溶解与晶格氧流失，实现结构动力学性能与稳定性同步提升。最终， Sn-LiF/NFMO-3%||Na半电池在130 mA g⁻1下展现出高容量（193.5 mAh g⁻1）和优异的倍率性能（在1300 mA g⁻1下为84.1 mAh g⁻1）。在260 mA g⁻1下循环100次后，Sn-LiF/NFMO-3%仍保持125.4 mAh g⁻1的容量（容量保持率为68%），显著优于原始NFMO（44.6 mAh g⁻1，容量保持率为39%）；与硬碳负极组装的全电池更实现256 Wh kg-1的高能量密度，循环100圈仍保持63%的容量，能量密度优于多数已报道的P2型层状氧化物正极材料，具备实际应用潜力。
该工作为高性能富铁锰层状氧化物正极的设计提供了可规模化的改性路径。、研究工作得到了湖北工业大学校级科研启动基金（XJ2022002101）和湖北工业大学科研项目基金（GCRC2021005），湖北省教育厅科研项目（D20231403）、湖北省自然科学基金创新与发展联合基金（D20231403）和湖北省自然科学等基金（2024AFB303）的支持。
原文链接：
Linna Dai, Zhaoxu Deng, Kenan Tian, Xiaoyan Zhou, Xiaohui Li, Pei Hu*, Chaoji Chen*. Dual-Modification of P2-Na0.67Fe0.5Mn0.5O2 via Sn4+ Doping and LiF Coating Toward High-Performance Sodium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials, (2026) n/a, e75689.
https://doi.org/10.1002/adfm.75689
