P2-Na_xMnO₂由于其良好的Na⁺导电性和结构稳定性，在大规模储能领域得到了广泛的关注。然而，由于Mn³⁺的Jahn−Teller扭曲和4.1V以上的阴离子活度，在高能量密度和延长循环稳定性之间实现平衡仍然是一个挑战。

近日，重庆大学Xing Shen，北京理工大学Yuefeng Su提出了一步原位合成P2-Na_0.76Ni_0.225Mg_0.025Mn_0.75O_1.95F_0.05阴极的方法。

文章要点

1）通过部分用性价比较高的镁取代镍，并加入额外的氟取代氧，优化后的材料通过促进Ni²⁺/Ni⁴⁺和氧氧化还原活性而表现出增强的容量和结构稳定性。

2）它提供了132.9 mA h g⁻¹的高容量，工作电位提高到≈3.48 V，并在2-4.3V内以100 mA g⁻1循环150次后容量保持在83.0%，而未掺杂的Na_0.76Ni_0.25Mn_0.75O₂的容量和放电电位分别为114.9 mA h g⁻¹和3.32 V。当充电电压为4.5V时，放电容量为133.1 mAh g⁻¹，放电电位为3.55V(vs Na/Na⁺)，100次循环后容量保持率为72.8%，远高于原始样品(123.7 mA h g⁻¹，3.45V，43.8%/100次循环)。此外，还获得了优异的低温循环稳定性，150次循环后，稳定性达到95.0%。

3)研究人员用原位交流阻抗谱、原位X射线衍射仪和非原位XPS技术研究了不同掺杂方式的样品的储钠机理。

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Shunli He, et al, High-Voltage Na_0.76Ni_0.25−x/2Mg_x/2Mn_0.75O_2−xF_x Cathode Improved by One-Step In Situ MgF₂ Doping with Superior Low-Temperature Performance and Extra-Stable Air Stability, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c01263

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c01263