近日，我院吴利军博士在高性能钠离子电池正极Na_0.91MnO₂六方微米晶片的设计合成和电化学性能提升方面取得新进展。相关研究成果以“Na_0.91MnO₂ with an Extended Layer Structure and Excellent Pseudocapacitive Behavior as a Cathode Material for Sodium-Ion Batteries”为题发表在美国化学会知名期刊《ACS Applied Energy Materials》(DOI: 10.1021/acsaem.1c04102)。

当前，人们对钠离子电池Na_xMnO₂正极材料进行了广泛研究，但这类材料储钠性能依然不理想。基于理论和实际，要实现高性能钠离子电池正极Na_xMnO₂的商业化应用，需要解决2个关键问题：(1) 纯Na_xMnO₂层堆叠；(2) 高钠含量的Na_xMnO₂正极材料制备。

为解决上述问题，该研究通过将Na₂CO₃负载在α-MnO₂-HNPs的内外表面，并在氧气氛中煅烧，使Na_0.91MnO₂的层间距增大，Na_0.91MnO₂晶格中的O空位可调，成功制备出Na_0.91MnO₂六方微米晶片(EL-NMO-O₂)。由于极薄的片状结构、独特的延伸层结构和调谐的O空位为钠离子提供了足够快速的传输通道和存储空间，缓解了体积变化应力及钠离子的电化学活性增强，EL-NMO-O₂电极呈现了205 mAh g^-1的高初始放电容量、优异的循环性能(循环150次后0.1 A g^-1时，容量保持率接近78%)和较好的赝电容特性。此外，EL-NMO-O₂材料惊人的赝电容行为有效地改善了电化学反应动力学，及EL-NMO-O₂简单的合成工艺和优异的电化学性能使其表现出作为可充电SIB正极材料的巨大潜力。

我校2019级化学专业本科生丁文杰参与了本项目的研究工作，从大学二年级开始在吴利军博士课题组开展本科生“开放平台实践课程”，遵循“科研反哺教学”理念，该研究成果也是该校实施OPCE人才培养战略的具体体现，为探索应用型大学的科教融合提供了实践经验。该研究得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金、许昌学院高校科技创新团队等计划的支持。