层状氧化物正极的应用受到空气稳定性差、表面残碱严重和晶格氧逃逸的限制。由于空气中H2O的嵌入以及离子交换和CO2的加速作用，会导致氧化物正极表面残碱的产生和结构破坏，从而正极材料失效。此外，不可逆的相变和缓慢晶格氧动力学会也会对电池综合性能产生不利影响。因此，提高空气和结构稳定性对于氧化物正极的实用化至关重要。

温州大学肖遥团队提出了一种隧道结构原位界面转化技术，将正极材料表面残碱转化为均匀稳定的Na0.44MnO2隧道相界面保护层，实现了精准的界面/体相晶格匹配和变废为宝的目的，从而全面增强了电池正极材料性能。在此基础上，研究人员成功构建了 NaNFM@NMO正极材料。基于隧道型氧化物的本征稳定性，NaNFM@NMO展现出优异的电化学性能和物理稳定性。在引入隧道相后，通过原位X射线衍射（XRD）验证了材料在充放电过程中O3↔O3/P3↔P3↔OP2的可逆相变。值得注意的是，NaNFM@NMO实现了高度可逆的阴离子氧化还原，进一步通过软X射线吸收光谱（sXAS）得到证实。此外，通过接触角和老化测试验证了NaNFM@NMO正极材料空气稳定性的改善。结果表明，由于隧道结构界面层的稳定作用，NaNFM正极材料在高压下的晶格氧逃逸现象被显著抑制，首次放电比容量从NaNFM正极的144.3 mAh g−1大幅增加到184.93 mAh g−1，正极材料能量密度也明显提高，同时倍率和循环性能也得到了显著改善。更重要的是，NaNFM@NMO在全电池中的表现出优异的电化学性能，且隧道结构原位界面转化技术在P2型正极材料中仍能应用，显示出了该普适性策略在实际应用中的巨大潜力。综上所述，基于残碱转化的层状氧化物正极界面重构策略将为制备具有优异电化学性能的正极材料以及实用化应用提供有意义的指导。

图1. 论文研究内容示意图

该成果以“A Universal Interfacial Reconstruction Strategy Based on Converting Residual Alkali for Sodium Layered Oxide Cathodes: Marvelous Air Stability, Reversible Anion Redox, and Practical Full Cell”为题，发表在国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上，温州大学为第一通讯单位，我院硕士研究生孔令益和University of Wollongong的博士研究生李佳阳为共同第一作者。

原文链接：doi.org/10.1021/jacs.4c04766