Surface Reconstruction‐Integrated Bulk Defect Engineering Beyond Conventional Chemical Modulation for Na‐Layered Oxide Cathodes

材料科学 阴极 氧化物 氧化还原 化学物理 溶解 电化学 化学稳定性 离子 化学键 涂层 化学工程 表面改性 氧气 空位缺陷 化学反应 电子转移 电极 降级(电信) 相变 析氧 动力学 纳米技术 表面工程 电子 相(物质) 表面电荷 共价键 电子结构 电催化剂 过渡金属
作者
Zhuang‐Chun Jian,Minye Yang,Ruizi Li,Hai‐Yan Hu,Diancheng Chen,Xu Zhu,Yanfang Zhu,Xiaobo Zheng,Pengfei Wang,Yang Sun,Qingyu Xu,Yao Xiao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e74313-e74313
标识
DOI:10.1002/adma.74313
摘要

ABSTRACT As the most prospective cathode material for sodium‐ion batteries (SIBs), layered oxides persistently suffer from detrimental phase transitions, irreversible oxygen loss, and severe interfacial degradation during cycling. Herein, utilizing O3‐NaNi 1/3 Fe 1/3 Mn 1/3 O 2 cathode as prototype, we propose an integrated modification strategy beyond conventional chemical modulation to simultaneously boost the bulk, surface and interfacial properties. The Y‐enriched NaYO 2 (NYO) coating derived via surface reconstruction facilitates site‐selective bulk substitution whilst inducing suitably quantized local oxygen vacancy (O V ) defects through charge balancing. The synergistic interaction between Y─O─TM strong bond and the O V 's charge‐buffering effect jointly modulates O 2p orbital electronic band configuration, preventing excessive O oxidation and formation of O─O dimers arising from charge concentration. Moreover, the perovskite‐phase NYO surface serves as an inherent fast Na + conductor ensuring efficient ion transport at interface, whilst also providing a robust rigid mechanical barrier that effectively suppresses interfacial side reactions and dissolution of transition metals. As a result, anion redox reversibility and local chemical environment stability are elevated, thereby comprehensively boosting electrochemical reaction kinetics and charge transfer efficiency, as confirmed by theoretical calculations and advanced synchrotron characterization. This research establishes a novel paradigm for the advancement of high‐performance Na‐layered oxide cathodes incorporating synergistic multi‐mechanism modification.
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