用于可充电钠电池的高电压蜂窝状层状氧化物正极

天然丰度、令人印象深刻的化学特性与经济可行性，重新唤起了可充电钠（Na）电池作为应对不断增长能源需求、环境可持续性与能源独立的实用方案的吸引力。然而，可行正极材料的匮乏仍是该技术实现化的巨大障碍。在本文中，我们探索采用组成 Na$_2$Ni$_{2-x}$Co$_x$TeO$_6$（$x = 0, 0.25$ 和 $0.50$）的蜂窝状层状氧化物作为可充电钠电池在室温与高温下使用离子液体的可行正极（阴极）材料。通过标准恒电流测试与分析，我们证明在 Na$_2$Ni$_2$TeO$_6$ 中以钴替代镍可使 Na$_2$Ni$_{2-x}$Co$_x$TeO$_6$ 族蜂窝状层状氧化物材料的放电电压升高至接近 $4$ V（相对于 Na$^+$ / Na），这超过了大多数促进 Na 离子脱嵌的层状氧化物正极材料所达到的平均电压。我们还验证了 Na$_2$Ni$_{2-x}$Co$_x$TeO$_6$ 蜂窝状层状氧化物在高温运行期间动力学增强，从而导致可充电钠电池可逆容量的增加。本研究支持了向 Na$_2$Ni$_2$TeO$_6$ 的蜂窝结构中掺杂同族过渡金属原子，以及高温运行，作为提升类似层状氧化物电化学性能的明智途径。