近日，南京理工大學夏暉教授與中外團隊合作，首創結構設計和調控方法，在面向鈉離子電池的錳基正極材料研究中取得重要進展，使低成本鈉離子電池有望取代鋰離子電池，相關成果發表在國際頂級期刊《自然通訊》（Nature Communications）。

盡管鋰離子電池已經被廣泛應用，但地球上鋰資源十分有限，且開采成本高，近年來價格不斷上漲。鈉資源豐富，開采費用僅為鋰的百分之一，因而鈉離子電池的研發成為科研人員爭相“開墾”的熱點領域。

由于層狀結構的NaxMnO2正極材料具有理論容量高、價格低廉及來源廣泛等優點，當前科研人員多以其作為鈉離子電池正極材料的研究對象。但由于NaxMnO2正極材料的層間距狹窄，充放電過程中，半徑較大的鈉離子在層間遷移時，會“擠壞”正極材料的結構，成為制約鈉離子電池研發的關鍵難點。除層間距外，影響鈉離子電池性能的另一重要因素為層狀結構中的鈉離子含量。不少科研人員嘗試通過各種方法制備出不同層狀結構的NaxMnO2，但始終無法滿足實際應用需求。

夏暉教授團隊首創結構設計和調控方法，與合作者在水鈉錳礦層狀結構的基礎上，成功制備出兼具大層間距與高鈉離子含量的層狀NaMnO2–y–δ(OH)2y納米正極材料。

該成果首次將水鈉錳礦結構中的鈉離子含量由0.3-0.5提高到1，所得電極的比容量達到211.9mAhg-1；同時克服了結晶水去除后層間距收縮的缺陷，充放電過程中正極材料結構穩定無相變，體積變化僅為2%，循環充放電1000次后，比容量保持率高達94.6%。目前市面上流通的鋰電池正極材料比容量約為140mAhg-1，電池行業的比容量保持率標準約為80%。

該成果的性能展示了鈉離子電池較好的應用前景，對鈉離子電池層狀正極材料的結構設計和調控提供了新的思路和策略。