鋰離子和鈉離子電池是為電動汽車和電網存儲供電的有效系統。層狀3d過渡金屬氧化物AxTMO2（A=Li，Na；TM=3d過渡金屬；0<x≤2）因其優異的能量密度而作為陰極材料受到廣泛關注。然而，它們受到TM離子遷移相關晶體結構退化造成的幾個技術挑戰的困擾，例如較差的循環穩定性、較差的速率性能、顯著的電壓滯后和嚴重的電壓衰減。為了應對這些挑戰，西安工業大學潘洪革、劉艷霞、武志俊對TM離子在AxTMO2中的遷移行為進行了深入的討論和全面的概述。
本文要點：
1) 首先，作者討論了影響TM離子遷移的關鍵熱力學和動力學，包括離子半徑、電子構型、晶體結構排列和遷移能壘。特別地，提供了關于Ni、Co、Mn、Fe、Cr和V離子在分層陰極材料中的普遍和特定遷移特性的詳細信息。隨后，作者從技術問題背后的基礎科學角度強調了這些遷移對電化學性能的影響，并總結了調節TM離子遷移以開發先進陰極材料的策略。
2) 此外，目前還存在探測TM離子遷移的表征技術，如中子衍射（ND）、掃描透射電子顯微鏡（STEM）、核磁共振（NMR）等。最后，作者全面總結了該領域的未來發展方向。
Shengnan He et.al Unraveling 3d Transition Metal (Ni, Co, Mn, Fe, Cr, V) Ions Migration in Layered Oxide Cathodes: A Pathway to Superior Li-Ion and Na-Ion Battery Cathodes Adv. Mater. 2024
https://doi.org/10.1002/adma.202413760
