圖1 材料表征

南京大學郭少華等首次成功將鈷引入Na_x[Li_yMn_1-y]O₂體系，開發出兼顧晶格氧活性和可逆性的Na_0.7[Li_0.2Mn_0.7Co_0.1]O₂（NLMCO），其超高能量密度可達729.7 Wh kg^-1，大大超過了最先進的NLMO（638.4 Wh kg^-1）。

圖2 首次充放電曲線及能量密度對比

得益于電子結構的調整，電子順磁共振波譜（EPR）、原位差分電化學質譜（DEMS）和恒流充放電結果發現，NLMCO中帶有電子空穴的氧化晶格氧得到有效穩定，未檢測到氧分子釋放，而NLMO在高晶格氧活化狀態下會出現氧分子釋放，從而導致NLMCO的晶格氧可逆性高于NLMO。

此外，原位X射線衍射（XRD）顯示，由于NLMCO具有堅固的TMO₆框架，因此NLMCO表現出比NLMO更好的結構穩定性，尤其是在晶格氧氧化階段。最后，NLMCO的電子結構和晶體結構調制確保了其在高晶格氧活性下出色的氧化還原性，從而產生了超高的能量密度。

圖3 NLMO和NLMCO中鋰活化晶格氧和Co穩定晶格氧的示意圖

Ultra-High-Energy Density in Layered Sodium-Ion Battery Cathodes through Balancing Lattice-Oxygen Activity and Reversibility. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305470