硼掺杂使钠离子电池层状正极比容量提升至163 mAh/g，循环200次后容量保持率达70%
B910化工消息：钠离子电池因钠资源丰富、成本低廉被视为锂离子电池的重要替代方案，但正极材料的比容量和循环稳定性仍是制约其商业化的关键瓶颈。一项发表于 arXiv 的最新研究通过硼元素掺杂策略显著提升了层状正极材料的电化学性能。
研究团队对 P2 型层状氧化物正极 Na₀.₆₆Mn₀.₈Fe₀.₂O₂（NMFO）进行了硼掺杂改性，获得了 B-NMFO 材料。在 0.1C 倍率下，B-NMFO 的比容量达到163 mAh/g，较未掺杂的 NMFO（133 mAh/g）提升了22.6%。
在循环稳定性方面，1C 倍率下 200 次循环后，B-NMFO 的容量保持率为70%，高于未掺杂样品的60%。研究人员指出，硼与氧之间形成的强 B-O 键是提升结构稳定性的关键因素。通过恒流间歇滴定技术和循环伏安法评估，钠离子扩散系数处于10⁻⁸至10⁻¹⁰ cm²/s范围。
研究还采用了温度依赖的弛豫时间分布分析（DRT）方法，清晰解析了电化学测试过程中不同时间尺度上发生的物理过程。密度泛函理论计算表明，硼优先占据宿主结构中的间隙四面体位点，尤其是空位附近的位点。分子动力学模拟进一步揭示了正极材料体相结构中的钠离子输运性质。
该研究为钠离子电池正极材料改性提供了新思路，硼掺杂策略在提升比容量和循环稳定性方面的效果明确，对推动钠离子电池在储能领域的应用具有积极意义。 （来源：arXiv）
研究团队对 P2 型层状氧化物正极 Na₀.₆₆Mn₀.₈Fe₀.₂O₂（NMFO）进行了硼掺杂改性，获得了 B-NMFO 材料。在 0.1C 倍率下，B-NMFO 的比容量达到163 mAh/g，较未掺杂的 NMFO（133 mAh/g）提升了22.6%。
在循环稳定性方面，1C 倍率下 200 次循环后，B-NMFO 的容量保持率为70%，高于未掺杂样品的60%。研究人员指出，硼与氧之间形成的强 B-O 键是提升结构稳定性的关键因素。通过恒流间歇滴定技术和循环伏安法评估，钠离子扩散系数处于10⁻⁸至10⁻¹⁰ cm²/s范围。
研究还采用了温度依赖的弛豫时间分布分析（DRT）方法，清晰解析了电化学测试过程中不同时间尺度上发生的物理过程。密度泛函理论计算表明，硼优先占据宿主结构中的间隙四面体位点，尤其是空位附近的位点。分子动力学模拟进一步揭示了正极材料体相结构中的钠离子输运性质。
该研究为钠离子电池正极材料改性提供了新思路，硼掺杂策略在提升比容量和循环稳定性方面的效果明确，对推动钠离子电池在储能领域的应用具有积极意义。 （来源：arXiv）