钠离子电池因其原材料储量丰富，价格低廉，近些年受到了越来越多研究人员的关注。在诸多钠离子正极材料体系中，层状氧化物因其易合成、综合性能较好等特点，是目前最具应用潜力的体系。然而由于钠离子质量较大，钠离子电池层状氧化物正极材料的能量密度与锂离子电池层状正极材料有一定差距，进一步提升钠离子电池材料的能量密度是研究人员努力的重要方向。
近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源重点实验室E01组博士生容晓晖在胡勇胜研究员、禹习谦副研究员和谷林研究员的指导下，在Cell Press旗下的能源旗舰期刊《Joule》上发表最新研究成果“Anionic Redox Reaction Induced High-Capacity and Low-Strain Cathode with Suppressed Phase-Transition”。
研究者基于前期的阴离子氧化还原的研究基础，设计了结构和组成为P2-Na0.72[Li0.24Mn0.76]O2的钠离子电池正极材料，发现组装的半电池在1.5-4.5 V之间具有~270 mAh/g的超高可逆比容量，能量密度可达700 Wh/kg，是目前已知具有最高能量密度的钠离子电池正极材料。
研究发现P2结构具有较大的层间距（相对O3相），能够容忍O-O键长变化带来的晶格畸变；同时较大的层间距能有效抑制充电过程中阳离子向碱金属层迁移，保持稳定的层状结构，从而使得氧离子的氧化还原反应可逆。除此之外，由于首周充电电荷补偿全部由氧提供，这就减小了相邻氧层的静电排斥作用，进而抵消由于钠离子脱出而减弱的静电屏蔽效应，从而在充电末仍然稳定了P2型层状结构，且减小了体积应变。