与锂离子电池相比，钠离子电池(SIB) 被认为是一种低成本且更具可持续性的设备。同时，固态钠电池(SSB) 具有高能量密度和良好的安全性的内在优势，可以有效克服相对低能量和循环寿命的关键挑战。与传统的有机液体电解质相比，固体电解质不仅提高了安全性，而且在循环过程中抑制了 Na 枝晶的生长，从而提高了循环稳定性。正极在 SSB 的性能中起着关键作用，然而，大多数研究使用 NaCrO2或 Na3V2(PO4)3作为正极，主要是由于低工作电压和优异的倍率性能，与各种固态电解质相匹配。然而，这两种材料存在能量密度有限且工作电压低的问题。而大多数报告电压低于 4.0 V ，因此开发具有高能量密度和高工作电压的 SSB 仍然是一项巨大的挑战，并且迫切需要。
因此洪振生课题组采用 Li、Ca、Ti 三种元素掺杂改性策略，成功制备了 P2-Na0.68Li0.10Ni0.25Mn0.63Ca0.01Ti0.01O2 (NM-L10CT) 层状正极材料，该材料具有超过 92% 的高赝电容、0.8% 的低体积应变、高 Na+扩散系数和非常好的阴离子氧化还原反应可逆性。此外，使用 NM-L10CT 和 Na3Zr2Si2PO12 (NZSP) 固体电解质的室温固态钠电池与液体电解质电池相比，表现出更好的结构稳定性和循环性能。NM-L10CT/NZSP/Na SSBs 在高截止电压下表现出非常优异的电化学性能，在 500 次循环(2.0-4.2 V) 后保留率高达 81.2%，在 300 次循环(2.0-4.3 V) 后保留率高达 74.2%。同时具有出色的倍率性能，在1 C 时具有 115.4 mAh g-1 的高容量，即使在10 C 倍率下也能达到 74.5 mAh g-1 的高容量。这项工作证明了高压层状阴极在 SSB 中的成功应用，并为此类材料在液体电解质和固态电池中提供了深入的理解。
研究成果以《Durable High Voltage Solid-State Sodium Batteries with Pseudocapacitive P2 Layered Oxide Cathode》为题发表于国际知名学术期刊《Energy Storage Materials》。论文署名单位为星空平台，星空(中国)一站式服务平台硕士研究生梁包龙为论文第一作者，星空平台洪振生教授、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、福建省自然科学基金、福建省教育厅和星空平台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/pii/S2405829724006305