非平衡缺陷通常决定材料的宏观特性。它们在很大程度上定义了可充电电池中嵌入主体过程的可逆性和动力学。最近，成像方法表明瞬态位错在离子扩散过程中短暂出现在嵌入主体中。尽管有新发现，但对瞬态缺陷（包括位错和位错以外）的影响、形成和自愈机制的理解仍很缺乏.

近日，康奈尔大学Oleg Yu. Gorobtsov将原位BCDI和衍射峰分析应用于充电钠离子电池中的Na_xNi_1−yMn_yO₂嵌入主体，以捕获独特亚稳域边界的形成阶段，观察缺陷自愈并解决缺陷对局部离子扩散的影响。

文章要点

1）原位真实空间纳米成像展示了钠离子嵌入主体中亚稳态缺陷的动态相互作用，阐明了钠离子和锂离子电池层状氧化物之间缺陷形成的差异，并为直接研究结构缺陷的局部效应及其应用开辟了潜在途径用于电池材料的纳米工程。

2）研究了三种电池和两种材料中的几种阴极晶粒。展示了P2-Na_0.78Ni_0.23Mn_0.69O₂中特定晶粒的示例阐述并解释了BCDI结果，在其中跟踪了边界和缺陷自修复。

3）研究人员使用P2-Na_0.78Ni_0.23Mn_0.69O₂和P2-Na_0.66Ni_0.33Mn_0.66O₂在多个电池中对多个晶粒进行BCDI测量的统计结果。

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Oleg Yu. Gorobtsov, et al, Operando Interaction and Transformation of Metastable Defects in Layered Oxides for Na-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202203654

https://doi.org/10.1002/aenm.202203654