电动车快充时电池发烫、手机快充后续航缩水——“快充掉链子”是储能领域的老难题。作为锂电池的低成本替代方案，钠离子电池因钠资源丰富（海水里随处可见），被寄予大规模储能厚望，但传统阴极材料在高电流下常因结构崩塌“罢工”。近日，我国上海交通大学团队在《Frontiers in Energy》发表的研究，给P2型层状氧化物阴极装上“柔性缓冲垫”，破解了这一痛点。

快充难题的“元凶”：结构崩塌
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堆叠而成。触发氧氧化还原（相当于“额外能量仓库”，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会发生从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，钠离子扩散通道变窄，导致容量快速下降。

Al替代：给电池加层“柔性弹簧”
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，钠离子扩散阻力更小）。

实验室验证：快充能力大提升
电化学测试显示，这种Al替代的材料（LAM）表现出惊人的快充性能：

低扩散壁垒：DFT计算显示，钠离子扩散壁垒仅0.47eV（相当于在平坦的路上跑，阻力极小）；
高倍率续航：在1A/g的大电流下（相当于电动车快充），仍能释放86mAh/g的容量，比未替代材料（LM）高出近两倍；
循环稳定性：100次循环后，容量保持率达62.5%（从88mAh/g降至55mAh/g），远优于传统P2型材料。
原位XRD分析揭示了关键：充电时，材料形成Z相而非O型结构，钠离子扩散通道保持通畅。柔性Al-O键通过收缩和扭曲，缓冲了结构变化，就像给电池内部装了“减震器”。

离大规模应用还差啥？
尽管成果显著，但材料仍有提升空间：循环中容量衰减主要源于氧氧化还原的不可逆性（额外能量仓库偶尔“漏能量”）。未来需进一步优化，比如调整Al替代比例或结合表面涂层，增强氧的稳定性。

助力“双碳”：低成本储能新选择
该技术的应用价值在于，无需额外成本即可提升钠离子电池的快充能力。以我国某风电储能电站为例，采用该材料可减少充电时间50%以上，降低运营成本。随着技术成熟，它有望用于电网大规模储能或电动汽车快充，助力“双碳”目标实现。

小小的Al-O键，正在改写钠离子电池的“快充法则”。从实验室到产业化，我国团队的研究为低成本储能打开了新窗口——未来，或许你的电动车充电10分钟就能跑100公里。

来源: FIE能源前沿期刊