曹 博，王 辉，吕 鑫，王 娟

(1.西安建筑科技大学机电工程学院，西安 710055；2.西安市清洁能源重点实验室，西安 710055；3.陕西省纳米材料与技术重点实验室，西安 710055；4.航天推进技术研究院，西安 710100)

0 引 言

锂离子电池因其能量密度高、使用寿命长、制造工艺成熟等优点，在储能和电动汽车等领域得到广泛应用。相比于锂而言，钠自然储量丰富、低成本和分布广泛，被认为是最有潜力的下一代能量储存设备[1-3]。

为了获得高效的储能系统，人们研究了不同的钠离子电池正极材料，例如层状过渡金属氧化物(NaxTMO2，TM代表过渡金属，如：Fe,Co,Mn,Ni,Cu,etc.)、普鲁士蓝、有机化合物和聚阴离子[4-5]。其中层状过渡金属氧化物由于较高的理论容量而获得了极大的关注。钠离子层状金属氧化物由于结构不同主要分为P2型和O3型，O和P分别代表八面体配位和三面体配位环境中的Na+，2和3是一个重复单元中过渡金属层的数量(ABCABC或ABBA)[6-10]。O3型由于初始钠含量较高所以比P2型层状氧化物拥有较高的理论容量，但是钠离子脱出/嵌入时需要经过四面体中心，扩散能垒较大，而且容易发生不可逆相位变化，导致较差的电化学性能[11-12]。P2型结构中钠离子经过相对宽阔的平面四边形中心，具有开放的棱柱路径，更大的层间距，扩散能垒更低，电子和离子转移速率更快[13-14]。然而，Na含量不足和充电/放电时的多种相变仍然使P2型层状氧化物难以实现实际应用。低钠P2-NaxTMO2(x通常在0.5到0.7之间)的层状氧化物通常提供低的可逆容量，从而导致不理想的能量密度。此外，当充电到高压区域时TMO2层很容易发生滑动并引起 P2到O2/OP4 相变，因为此时NaO2层中的Na含量较少[15]。……