锰基层状氧化物是钠离子电池体系中极具竞争力的正极材料之一。然而，这些锰基材料往往存在不可逆的氧阴离子反应和相变过程，从而导致材料在电化学过程中产生相当大的内应力与持续显著下降的电化学性能。因此，如何在开发锰基正极材料过程中，使材料兼具高容量和高稳定的电化学表现成为影响其应用的关键因素。

近日，北京工业大学的尉海军教授团队以锰基层状氧化物正极材料为研究对象，通过引入高熵工程的设计，为P2型钠电正极材料持续激发高可逆氧阴离子氧化还原，同时在减缓电化学应力的效果下，实现其高可逆容量与高倍率性能。

通过对锰基正极采用高熵策略后，设计得到P2型Na_0.63Mn_0.4Co_0.15Mg_0.15Ti_0.1Ru_0.1Cu_0.05Ca_0.05O₂正极（HE-NMCO），材料的元素分布均匀且内应力小。通过1.5-4.5 V的宽电压窗口下测试，HE-NMCO正极可以表现出181.2 mAh g⁻¹的高可逆容量，实现1C的稳定循环，同时在5C倍率下达到的134.1 mAh g⁻¹超高比容量。

同时，对材料的氧阴离子不同充放电状态的mRIXS表征可发现，高熵正极在首圈充电末态和第100次的充电末态均可出现明显的可逆氧参与反应信号，与之明显相反的是，低熵正极均无氧参与反应。由此说明，针对锰基正极的高熵化策略可成功激发其可逆阴离子氧化还原，实现高容量电化学性能。同时针对两款材料电化学过程中的应力进行DFT理论计算和有限元模拟可发现，高熵正极的电化学应力在脱嵌钠过程中均处于较小的状态，这也有助于材料的高稳定电化学循环性能的展现。本工作提出的高熵策略为开发长寿命、高能量密度的钠离子电池用锰基层状氧化物正极提供了启示。

A High-Entropy Engineering on Sustainable Anionic Redox Mn-Based Cathode with Retardant Stress for High-Rate Sodium-Ion Batteries

Shiqi Liu, Fangzheng Liu, Shu Zhao, Zengqing Zhuo, Dongdong Xiao, Zhongyi Cui, Yulong Wang, Boya Wang, Tianhao Wu, Yuming Li, Lisi Liang, Houbing Huang, Wanli Yang, Haijun Yu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202421089