近日，合肥综合性国家科学中心能源研究院氢氨中心“中碳创新平台”范壮军团队在钠离子电池正极材料的设计方面取得新进展。相关成果以研究院为第一单位在能源领域权威期刊Energy Storage Materials（一区TOP，IF=20.2）发表题为Entropy tuning of polyphenol metal complex stabilizing layered oxide cathodes for high-performance sodium-ion batteries的研究论文。团队开发出具有快充能力、准零应变的长寿命钠电正极材料，攻克了层状氧化物正极在高电压下结构易崩塌、性能衰减快的难题。该正极材料在4.3 V高电压下，以20 C大电流密度下循环1000次后，其容量保持率高达85.2%。这一成果显著提升了钠离子电池的循环寿命与倍率性能，为构建高能量密度、长寿命的钠离子电池提供了重要参考。

随着大规模储能需求的增长，钠离子电池因其资源丰富、成本低廉而备受关注。然而，Na⁺具有更大的离子半径，对于离子扩散动力学特征更差，对材料结构的破坏更加严重。钠电池的正极材料主要可分为三类：金属氧化物、聚阴离子型材料以及普鲁士蓝类材料。虽然聚阴离子型材料和普鲁士蓝类材料具有结构稳定和成本较低的特点，但其容量普遍较低（< 100 mAh g^-1），无法满足大规模电网的储能需求。金属氧化物材料在充电至高电压（>4.2 V）时，容易发生不可逆的结构相变和氧流失，导致电池容量快速衰减，这成为制约其发展的关键瓶颈。

为解决上述难题，研究团队创新性地提出通过多酚诱导金属离子有序排列，构建结晶度更高、缺陷更少的正极晶体结构。在此基础上进一步采用“熵调控”策略协同引入钙、锂、铜三种元素，分别赋予其“支柱”、“润滑剂”与“加固剂”的功能：钙离子嵌入钠层作为“支柱”抑制层状结构在高电压下的坍塌；锂离子迁移至过渡金属层平衡电荷间的排斥力；铜离子则强化金属-氧键抑制不可逆氧反应。这一多管齐下的策略，使最终获得的正极材料在高达4.3 V的电压下仍保持结构高度稳定，晶格应变低于1.5%，实现了“准零应变”的稳定循环，性能显著优于同类材料。该工作所提出的分子设计与多元素协同调控策略，为优化电池材料提供了新思路，对推动钠离子电池正极材料的发展具有重要意义。

图1. (a) 分子设计与熵调控策略示意图；(b) 材料的HR-TEM及其In-situ XRD图(c)；(d, c) 所制备材料与报道的正极材料的倍率性能对比图； (f) 所制备材料的长期循环寿命图