Na0.44MnO2作为钠离子电池隧道型氧化物最典型的材料，它具有独特的S形通道，有利于Na+的快速脱出和嵌入，并表现出较为优异的空气/水稳定性。然而，Na0.44MnO2仍存在以下问题：1）Na+/H+离子交换导致表面残碱较高，会引起正极浆料凝胶化，损害其电化学性能；2）充放电曲线中存在多个电压平台，对动力学行为产生不利影响；3）Na0.44MnO2的钠化学计量比低，不适合与未预钠化的硬碳负极进行全电池匹配，需要一种策略来补偿在SEI形成过程中损失的钠。
基于此，温州大学化学与材料工程学院肖遥团队提出了一种通过Ti取代Mn的内外协同策略，降低材料表面残碱、调节电化学行为，并进一步提高Na0.44MnO2耐水性。通过钛取代的材料不仅在传统的PVDF/NMP体系中表现出优异的循环稳定性，同时在CMC/H2O体系中也表现出优异的倍率性能和超高的循环稳定性。利用原位XRD、深度刻蚀XPS表征技术，证明了钛取代的样品在充电和放电过程中具有优异的结构稳定性及表面存在含Ti外延层。DFT理论计算阐明了电子结构的机制，同时进一步证明了钛取代的正极材料具备优异的疏水性。同时，本工作采用工业级原料进行了大规模Na0.44Mn0.85Ti0.15O2材料的制备，与实验室小批量的Na0.44Mn0.85Ti0.15O2电化学性能相比，仍表现出优异的倍率性能和循环稳定性。此外，本文提出了一种基于富钠材料PBA的新型钠补偿策略。制备出的PBA-Na0.44Mn0.85Ti0.15O2复合材料用作正极，与硬碳负极组装成钠离子电池，首次实现了隧道型氧化物正极从实验室放大到工业生产，为隧道型氧化物正极在SIBs中的实际应用提供了重要参考。
图1. 论文研究内容示意图
该成果以“Reviving Sodium Tunnel Oxide Cathodes Based on Structural Modulation and Sodium Compensation Strategy Towards Practical Sodium-ion Cylindrical Battery”为题，发表在《Advanced Materials》上，温州大学为第一通讯单位，硕士研究生刘含笑和孔令益为共同第一作者。
