南京航空航天大学张校刚/窦辉AFM | 双策略诱导的近表面重构实现用于钠离子电池!

层状氧化物正极因高比容量、优异循环性能和可规模化合成工艺而在钠离子电池领域受到越来越多的关注。然而，合成过程中表面会残留碱物质，伴随不可逆的晶格氧释放和不稳定的正极-电解质界面，从而引发结构退化。

在此，南京航空航天大学张校刚、窦辉等人提出采用碳酸盐缓冲溶液去除残留碱，构建无序富钠层，降低初始锰氧化态，使放电容量提升67.1%（136.7 mAh g⁻¹）。近表面重构不仅阻隔了电解质与体相结构的直接接触，还提供了低能垒离子传输通道。结合额外电化学预钠化的双策略增强了循环稳定性，在100次循环后容量保持率达90.1%（原始样品为58.6%）。

注入P2型NLMFO（Na₀.₇Li₀.₂Mn₀.₇Fe₀.₁O₂）中的活性Na⁺激活了完整的Mn⁴⁺/Mn³⁺氧化还原反应，保持了O²⁻/Oⁿ⁻（n<2）晶格氧活性，抑制了Jahn-Teller效应并补偿了钠缺陷。晶格结构恢复效应使相变更具可逆性，减少了内应力积累并提升了结构稳定性。结果表明，洗涤与预钠化的双重协同策略实现了表面重构，满足了下一代钠离子电池对能量密度、耐久性和安全性的要求。

图1. 机制研究

总之，该工作提出了一种双重策略——包括通过洗涤减少残留碱，以及通过电化学预钠化发挥晶格结构恢复作用以提高结构稳定性。近表面重构形成的无序层阻隔了电解质与体相的直接反应，同时为离子传输提供了低能垒通道，从而显著提升了性能。结合预钠化构建稳定的界面层，能够原位生长无序致密的富钠层，有效防止结构退化。

因此抑制了循环过程中的气体析出，提高了层状钠离子正极的循环稳定性。修复后的pre-DAEwashed正极在0.2C和1C下循环100次后容量保持率分别为90.1%和95.1%。这项工作为双重协同策略（通过洗涤去除残留碱和通过预钠化稳定结构）的合理设计提供了新的见解，有助于加速高能量密度钠离子电池的发展。

图2. 电池性能

Dual‐Strategy Induced Near‐Surface Reconstruction Enabling Highly Stable P2‐Layered Oxide Cathodes for Sodium‐Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2025 DOI: 10.1002/adfm.202528013

窦辉 南京航空航天大学 博士生导师 研究领域为电化学储能材料与器件，包括超级电容器、锂离子电池、锌碘电池、质子电池、锂硫电池、锌离子电池等。研究方向包括纳米结构复合电极材料、有机电极材料、硅负极粘结剂、电解质等的设计及可控制备。以第一作者或通讯作者身份在Adv. Funct. Mater., Chem. Comm., ACS nano, Energy storage Mater., ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Mater. Chem. A, J. Power Sources, Green Chem.等学术刊物上发表电化学能源相关研究论文70余篇；作为通讯作者受邀在ChemElectroChem、Mater. Today、Small Methods、Chin. Chem. Lett.撰写发表相关综述论文4篇。

张校刚，南京航空航天大学 教授，博士生导师。迄今以通讯作者在包括 Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv.Energy.Mater.等国际权威杂志发表学术论文300余篇，SCI他引超过10000余次，连续入选爱思维尔中国高被引学者及科睿唯安全球高被引学者。

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