化学学院代克化教授课题组在钠离子电池正极材料研究中取得重要进展，提出一种无钴、低镍、富铁锰的高熵掺杂O3型层状氧化物正极设计策略，在显著降低成本的同时实现了高能量密度与长循环寿命，有望加速钠离子电池在大规模储能与电动汽车领域的产业化应用。相关研究成果以“High-entropy-doped layered oxides toward 200 Wh kg–1 sodium-ion batteries with long cycle life”为题，发表于储能领域国际顶级期刊Energy Storage Materials上。
图 低成本的高熵掺杂HE-NFM正极同时实现高能量密度(~200 Wh kg??)、低成本(0.374 CNY Wh??)、超长循环寿命(1000周保持率98%)
钠离子电池(SIBs)因资源储量丰富、成本低廉，被认为是大规模电化学储能的关键技术之一，对推动“双碳”目标下的绿色低碳能源转型具有重要战略意义。在众多正极材料中，O3型层状过渡金属氧化物因钠含量高、能量密度大，被认为是最具商业化潜力的正极选择。然而，Na+离子半径大于Li+，导致充放电过程中发生复杂相变(O3→P3→P′3)，造成结构退化与离子扩散迟缓，严重制约了电池的能量密度与循环寿命。现有O3型正极普遍依赖高镍或含钴配方以获得高容量，不仅原材料成本居高不下，还面临空气稳定性差、相变剧烈等关键瓶颈；减少Ni含量或去除Co虽可降低成本，但往往伴随容量下降和循环退化。如何在低成本、高容量与结构稳定性之间寻求平衡，是当前O3型钠电正极材料研究亟待解决的核心挑战。
针对上述问题，研究团队设计并开发了一种高熵掺杂O3型层状氧化物正极材料 Na0.9Ni0.225Mn0.3375Fe0.3375Zn0.075Cu0.015Ti0.010O1.97（HE-NFM）。在Na半电池(2.0–4.1 V)中，HE-NFM放电比容量达156.05 mAh g–1，首次库伦效率达93.85%；空气暴露14天后仍保留97.7%初始容量，空气稳定性在同类O3型正极中表现领先。在3 Ah级HE-NFM||硬碳软包全电池(1.5–4.15 V)中，基于整包质量的能量密度达194 Wh kg–1；4.05 V截止电压下1000周容量保持率高达98.0%，相当于每周衰减仅0.002%。环境适应性方面，–20°C低温下容量保持率仍达86.41%；60°C高温满电存储7天体积膨胀仅3.17%，远优于商业NFM111(29.10%)。规模化预测表明，100 Ah电芯能量密度可接近200 Wh kg–1，原材料成本较商业基准NFM111降低18.28%，单位能量成本仅0.374 CNY Wh–1，展现出突出的产业化竞争力。
三亿体育app化学学院张丽娜、许伟伟与苏州三亿体育app功能纳米与软物质研究院程晨为论文共同第一作者；三亿体育app化学学院代克化教授与苏州三亿体育app张亮教授为论文共同通讯作者，三亿体育app为第一通讯单位。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2026.105041
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