Strain‐Tolerant Layered Oxide Cathode for Sodium‐Ion Batteries Enabled by a Coherent Perovskite Phase

材料科学 钙钛矿(结构) 阴极 氧化物 相(物质) 化学工程 限制 纳米技术 格子(音乐) 复合数 晶格常数 变形(气象学) 光电子学 储能 弹性能 应变工程 复合材料 科技与社会 复合氧化物
作者
Xuansi Jiang,Hongkai Yang,Tianxiang Wei,Ziqin Jiao,Pincheng Lin,Qinghao Lai,Bingbing Wang,Jiajie Liu,Feng Ming Pan
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e75266-e75266
标识
DOI:10.1002/adma.75266
摘要

ABSTRACT Sodium‐ion batteries are considered strong contenders for high‐rate and high‐power energy storage owing to their favorable ion‐transport kinetics. However, under rapid Na + (de)intercalation, layered oxide cathodes are prone to highly non‐uniform Na + extraction, which readily induces pronounced lattice strain accumulation, triggering heterogeneous phase evolution, crack formation, and progressive structural degradation, ultimately limiting rate capability and cycling stability. Despite extensive efforts devoted to compositional optimization and surface modification, an intrinsic and structure‐level strategy for directly regulating rate‐dependent strain evolution in layered oxide cathodes remains elusive. Here, by introducing a coherently intergrown perovskite Ca 2 MnO 4 phase into a layered NaNi 1/3 Fe 1/3 Mn 1/3 O 2 framework, a strain‐tolerant composite architecture is rationally constructed. The embedded perovskite phase effectively buffers lattice deformation and constrains strain accumulation during rapid Na + deintercalation, thereby stabilizing the structural evolution of the layered host. This strain‐buffering design concept provides new insights into lattice‐level regulation in layered oxide cathodes and opens a viable pathway toward the development of high‐rate and long‐life sodium‐ion batteries.
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