鈉離子電池中正極材料的性能直接影響電池的循環(huán)壽命。傳統(tǒng)的三元鈉離子層狀氧化物正極材料中，可變價(jià)元素通常趨向于均勻分布以減小體系的能量。這是由于該材料一旦發(fā)生氧化態(tài)的改變，局部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化而導(dǎo)致相變發(fā)生。在過往的研究中，高熵層狀氧化物正極材料展現(xiàn)出較多優(yōu)勢(shì)，但存在一些尚未解決的問題。其中，最突出的問題是過渡金屬層含有不同的過渡金屬離子，而不同的離子質(zhì)量、半徑尺寸和價(jià)電子構(gòu)型可能導(dǎo)致材料內(nèi)部產(chǎn)晶格應(yīng)變。這種晶格應(yīng)變不僅影響材料的結(jié)構(gòu)完整性，而且可能導(dǎo)致電化學(xué)性能的退化。因此，亟需開發(fā)既能有效抑制晶格應(yīng)變又能最大化利用高熵效應(yīng)以穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略。

中國(guó)科學(xué)院物理研究所陸雅翔、蘇東、胡勇勝研究員和北京科技大學(xué)毛慧燦等人設(shè)計(jì)了兩種O3型高熵氧化物——在過渡金屬層中僅含3d過渡金屬的氧化物NaNi_0.3Cu_0.1Fe_0.2Mn_0.3Ti_0.1O₂（NCFMT）以及以Sn取代Ti的非全3d過渡金屬的氧化物NaNi_0.3Cu_0.1Fe_0.2Mn_0.3Ti_0.1O₂（NCFMS），并探討了兩種材料的結(jié)構(gòu)特征和電化學(xué)性能。近日，相關(guān)研究成果以Tailoring planar strain for robust structural stability in high-entropy layered sodium oxide cathode materials為題，發(fā)表在《自然-能源》（Nature Energy）上。中國(guó)科學(xué)院物理研究所博士后丁飛翔為本文第一作者。