钠离子电池具有成本低廉、原料分布广泛等优点,是锂离子电池正极材料的最佳替代材料.在具有层状结构的P2相NaMnO2正极材料中,对过渡金属层进行二元固溶可有效提升电极材料的电化学性能.本研究利用库仑模型构建了Mg离子固溶的Nax[Mg0.33Mn0.67]O2结构模型.通过第一性原理计算发现,在钠离子含量小于0.67时,Nax[Mg0.33Mn0.67]O2的放电电压达到3.0 V.电子态密度和电荷布居分析共同表明,Mg的固溶激活了P2相Nax[Mg0.33Mn0.67]O2中晶格氧的电化学活性,使体系的电化学反应机制从阴阳离子协同电化学反应转变为可逆阴离子电化学反应.这一机理为钠离子电池电极材料的设计提供了一种全新方法,也为其它离子电池的优化和探索提供了全新的思路.
钠离子电池 电化学活性 第一性原理 碱金属掺杂