钠离子电池（SIBs）凭借钠资源的广泛分布与经济性优势，在电动汽车及大规模储能领域展现出重要应用潜力。当前正极材料体系中，NASICON型及层状隧道结构正极虽在循环稳定性方面表现优异，但其能量密度仍显著低于锂电体系，这使得兼具高能量密度特性的层状氧化物正极备受关注。与锂离子电池（LIBs）的情况类似，在SIBs中，正极材料占生产成本的很大一部分。因此开发低成本高性能层状氧化物材料成为提升钠离子电池市场竞争力的关键。
因此洪振生课题组通过创新结构设计，成功制备出Fe含量高达0.5的高性能富铁正极材料，其在2.0-4.0 V工作区间内实现143.28 mA h g-1的优异比容量，并通过协同优化策略使循环稳定性达到传统低铁材料水平。性能突破源自双重优化机制：钠层中引入的Ca元素通过“支柱效应”有效抑制TMO2层间滑移和过渡金属离子迁移；同时Al掺杂显著增强TM(3d*)-O(2p) 轨道杂化强度，在缓解晶格畸变的同时阻断了有害相变过程。全电池测试数据显示，优化后的富铁正极在150次循环后仍保有82%的初始容量，相比较未改性材料（38%）提升显著。该成果不仅刷新了高铁含量正极的性能极限，更通过明晰的机理解析为开发兼具低成本与高性能的钠电体系开辟了创新路径。研究成果以“Fe-rich layered oxide cathode for sodium-ion batteries enabled by synergistic modulation of ion transport and structural stability”为题发表于国际知名学术期刊《Energy Storage Materials》。
成果第一单位为福建师范大学，我校硕士研究生洪英斌、博士研究生林洪斌为论文共同第一作者，福建师范大学洪振生教授、郑力拓副教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金重点项目、福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才、福建省自然科学基金、福建省教育厅和福建师范大学碳中和研究院公开基金等多方资助。
全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2405829725001886