新能源储能和电动汽车的快速发展，让钠离子电池成为锂电池之外的“潜力股”——毕竟钠资源随处可见（海水里就有），成本更低，适合大规模储能。但传统钠离子电池阴极材料在大电流充电时，常常因为结构崩塌“掉链子”。近日，我国上海交通大学团队在《Frontiers in Energy》发表的研究，给P2型层状氧化物阴极加了一层“柔性缓冲”，解决了这个痛点。

钠离子电池的“高倍率焦虑”
P2型层状氧化物是钠离子电池的热门阴极材料，它像“三明治”一样，由交替的钠层和过渡金属层构成。触发氧氧化还原（相当于“额外的能量仓库”，能提供更多容量）是提升其能量密度的关键，但传统材料在高电压下容易发生从P型（钠在三棱柱位置）到O型（钠在八面体位置）的结构转变，就像三明治被压塌，钠离子扩散变慢，容量快速下降。

Al替代：给电池材料装“弹簧”
团队的解决方案很巧妙：在P2型Na₂/₃Li₁/₆Al₁/₆Mn₂/₃O₂阴极中，用Al替代部分过渡金属。这里的Al-O键不是“硬邦邦的棍子”，而是像“弹簧”一样有柔性——它能缓冲结构变化，抑制O型堆叠，促进形成更稳定的Z相（一种中间结构，钠离子扩散更容易）。

实验室里的亮眼表现
电化学测试显示，这种Al替代的材料（LAM）表现出惊人的高倍率性能：在1A/g的大电流下（相当于快速充电），放电容量仍达86mAh/g，比未替代的材料（LM）高出近两倍。循环100次后，容量保持率为62.5%，远优于传统P2型材料。

原位XRD分析揭示了背后的秘密：充电时，材料形成Z相而非O型结构，钠离子扩散屏障低至0.47eV（就像原本狭窄的路变宽了，钠离子跑得更快）。柔性Al-O键还能缓冲结构扭曲，保持“三明治”的完整性，让钠离子持续顺畅穿梭。

离实际应用还差几步？
虽然成果喜人，但这种材料仍有提升空间：循环100次后，容量从初始的88mAh/g降到55mAh/g，主要因为氧氧化还原的不可逆性（额外的能量仓库偶尔会“漏能量”）。未来需要进一步优化，让氧氧化还原更稳定，延长循环寿命。

储能领域的新希望
钠离子电池的低成本加上这种材料的高倍率性能，有望应用在快速充电的电动汽车或大规模储能电站中。比如，在太阳能和风能储能场景里，它能快速吸收波动的电能，再稳定释放。我国团队的这项研究，为钠离子电池走向实用化迈出了重要一步——毕竟，能“快充又耐用”的储能材料，才是新能源时代的刚需。

来源: FIE能源前沿期刊