【摘 要】
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钠离子电池因其成本低廉、环境友好且与锂离子电池工作原理相似，在大规模储能领域极具应用潜力。作为决定电池能量密度的关键组成部分，O3型钠基层状过渡金属氧化物因高容量、合成简单等优势在众多正极材料中脱颖而出。然而，Na+在O3结构中八面体位点间的迁移需克服较大的能垒，最终导致复杂反应相变的发生和容量快速衰减。因此，探究O3型正极材料电化学反应过程中Na+脱嵌行为与结构演变的构效关系对开发高性能正极材料
【基金项目】
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中央高校基本科研业务服务费（xzy022021008）；
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钠离子电池因其成本低廉、环境友好且与锂离子电池工作原理相似，在大规模储能领域极具应用潜力。作为决定电池能量密度的关键组成部分，O3型钠基层状过渡金属氧化物因高容量、合成简单等优势在众多正极材料中脱颖而出。然而，Na+在O3结构中八面体位点间的迁移需克服较大的能垒，最终导致复杂反应相变的发生和容量快速衰减。因此，探究O3型正极材料电化学反应过程中Na+脱嵌行为与结构演变的构效关系对开发高性能正极材料至关重要。本工作以O3-NaNi0.4Fe0.2Mn0.4O2（O3-NFM）正极为研究对象，对其电化学性能、Na+传输动力学性质及相变机制展开了系统研究。电化学测试结果表明，O3-NFM在充电至高压（4.3 V）时可脱出0.84 mol Na+，发挥约201.9 mAh/g的比容量，但可逆性欠佳。当截止电压为4.0 V时，该正极材料循环性能优异，原位XRD结果进一步证明了电化学反应过程中O3-P3/O3-P3-P3/O3-O3的可逆结构转变。循环伏安（CV）曲线和恒电流间歇滴定技术（GITT）结果表明其具有快速的钠离子扩散速率，从而表现出较好的倍率性能。本研究为探索以O3-NFM为基础的正极材料结构设计及性能调控提供了理论基础。
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