近日，西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室新型储能与能量转换纳米材料研究中心王鹏飞和刘梦婷科研团队在《先进能源材料》发表了题为《面向实用钠离子电池的低成本层氧正极：科学挑战、解决策略与经济有效性》（Low‐Cost Layered Cathodes Toward Practical Sodium‐Ion Batteries: Scientific Challenges, Resolution Strategies, and Economic Efficiency）的综述论文。

锂离子电池是应用最广泛的商业二次电池，但其关键原材料（如锂、镍、钴）的稳定供应面临挑战。钠离子电池因其与锂离子电池相似的工作原理和丰富的钠资源，被认为是锂离子电池有潜力的补充选择。层状氧化物正极材料凭借成熟的合成工艺和理想的能量密度，被视作钠离子电池最具前景的正极材料候选者之一。然而，由于镍生产过程中的环境污染问题，以及高镍层状氧化物材料在锂离子电池中广泛应用引发的镍价波动风险，钠离子电池层状氧化物正极中的镍使用引发担忧。因此，开发低成本的无镍层状氧化物正极对于增强钠离子电池的环境友好性与成本优势至关重要。

在此背景下，王鹏飞、刘梦婷科研团队聚焦于低成本层状氧化物正极材料的成本分析与电化学性能评估，对钠离子电池层状氧化物正极常用金属元素的价格进行定量分析。采用低成本电化学活性元素（主要为铁、锰）及低成本电化学非活性元素可有效降低成本，从而发挥钠离子电池的价格优势。随后，本文探讨了制约低成本层状氧化物正极材料电化学性能的关键科学问题，如铁迁移、锰溶解、Jahn-Teller效应、贫钠及热稳定性差等，并总结了该领域的最新研究进展与解决策略。此外，本文从成本与电化学性能角度，对低成本层状氧化物正极材料与价格较高的镍锰基材料进行了综合评估。通过对比发现，锰基及铁锰基层状氧化物材料因其最优的性价比，有望成为实用化钠离子电池最具前景的正极候选材料。最后，本文总结了低成本层状氧化物正极材料未来面临的挑战与研究重点，旨在为开发兼具低成本和优异电化学性能的层状氧化物正极材料指明研究方向。

该论文由西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室新型储能与能量转换纳米材料研究中心独立完成。博士生朱旭为第一作者，王鹏飞教授和刘梦婷副教授为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、江苏聚烽新能源科技有限公司、西安交通大学青年拔尖人才计划、电工材料电气绝缘全国重点实验室、中国科协“青年人才托举工程”、陕西省“高层次人才引进计划”以及西安交通大学思源学者和小米青年学者等经费资助。

文章链接： https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202506411