在鈉離子電池（SIBs）中，在過渡金屬化合物（TMCs）上不可逆的相轉化和困難的解吸會引起的低的初始庫侖效率（ICE）。然而，反應可逆性差的潛在物理化學機制仍然是一個有爭議的問題。

在此，廈門大學孫世剛院士、廖洪鋼教授團隊通過使用原位透射電子顯微鏡和原位X射線衍射，證明了NiCoP@C是由P在碳層中的快速遷移和放電過程中分離的Na₃P優先形成引起的。通過對碳涂層進行改性，抑制了Ni/Co/P原子的遷移，從而提高了ICE和循環穩定性。抑制引起組分分離和快速性能退化的快速原子遷移可應用于廣泛的電極材料，并指導先進SIB的發展。

圖1. 原位透射電鏡表征NiCoP@C

具體而言，本工作構建了一個碳涂層NiCoP@C用于SIB的負極。通過使用原位TEM，可視化了反應過程中無序碳對電極結構演變的影響。與以前的觀點不同，本工作證明無序碳的增加不會影響Na的脫出。相反，無序程度越高的碳可以抑制活性元素（Ni/Co/P原子）的原子遷移，提高反應的可逆性。結合EXAFS、原位XRD和XPS結果，放電產物Na₃P的相分離應該是低ICE和電池性能差的原因。

DFT計算進一步表明，與Ni和Co相比，P需要最低的遷移能壘，這導致了Na₃P的孤立分布。最后，通過無序碳對原子遷移的限制，在1500次循環后，實現了高達1.7倍的ICE改進和在100mA g^-1下224mA h g^-1的比容量。這些發現為原子遷移誘導的不可逆反應和電極性能的快速降解提供了新的見解。了解原子遷移調節的基本機制有助于建立先進的儲能系統。

圖2. 結構表征

Unveiling Atom Migration Abilities Affected Anode Performance of Sodium-Ion Batteries,
Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI:?10.1002/anie.202303343