TUS新研究：钪如何提高钠离子电池电极的耐久性

购车团购 2026-08-24 chy123 3666

盖世汽车讯 钠离子电池（SIBs）正日益成为锂离子电池的热门替代品。钠（Na）在地壳中的储量远高于锂，这为降低成本提供了契机。此外，钠离子电池还具有更高的安全性和低温性能。事实上，钠离子电池已开始商业化应用，涵盖从便携式电子产品到电动汽车等诸多领域。

在众多正在研发的正极材料中，层状钠镍锰氧化物（Nax[Ni,Mn]O2）脱颖而出，成为极具潜力的候选材料。特别是Na[Ni1/2Mn1/2]O2的O3型多晶型，因其在初始状态下含有化学计量比的Na+，并能提供相对较大的可逆容量而备受关注。

然而，由于充放电过程中体积变化较大，该材料存在严重的容量衰减问题。为了解决这个问题，之前的研究探索了异质金属取代。在众多候选材料中，钪离子（Sc³⁺）在改善循环性能方面展现出潜力。然而，这些性能提升背后的确切机制仍有待深入研究。

探究钪的双重作用

据外媒报道，在此背景下，由日本东京理科大学（Tokyo University of Science，TUS）应用化学系教授Shinichi Komaba和副教授Shinichi Kumakura领导的研究团队，研究了将Sc³⁺掺入O₃-Na[Ni₁/₂Mn₁/₂]O₂ (NNMO)中对其晶体结构和电极性能的影响。

TUS新研究：钪如何提高钠离子电池电极的耐久性

图片来源： 东京理科大学

该团队成员还包括东京理科大学的Kodai Moriya和博士生Sho Toriumi，以及与Yoshitaka Tateyama和助理教授Hoang Duc Luong合作的研究团队。

该研究发表于期刊《Small》。研究人员采用了两种方法来研究掺入Sc³⁺的影响：掺杂和表面包覆。

“Sc离子可以通过两种方式掺入材料内部：掺杂到体相结构中，或者通过外部包覆。这两种方法都能改善循环性能，但其潜在机制尚未阐明。”Kumakura说道。 “在本研究中，我们探讨了钪如何通过掺杂和涂层两种方式改善钠离子电池的性能，并阐明了它们不同的作用机制。”