ナトリウムイオン電池の層状酸化物カソードの高電圧安定性に向けて：課題、進歩、視点

ナトリウムイオン電池（SIBS）は、リソースの可用性と費用対効果の点で顕著な利点のため、大規模なエネルギー貯蔵の理想的な候補として大きな注意を集めています。ただし、SIBSと市販のリチウムイオン電池（LIB）の間にはかなりのエネルギー密度ギャップが残っており、実用的な用途の要件を満たすための課題を提起しています。高エネルギーカソードの製造は、SIBのエネルギー密度を高めるための効率的なアプローチとして浮上しており、一般に高電圧領域で動作するカソードを必要とします。低コスト、容易な合成、および高い理論的特異的能力を備えた層状酸化カソード（LOC）は、商業用途の最も有望な候補の1つとして浮上しています。ただし、LOCは、不可逆相転移、金属カチオンの移動と溶解、反応性酸素の喪失、深刻な界面寄生反応の発生などの高電圧領域で操作される場合、重大な課題に遭遇します。これらの問題は、最終的にバッテリー性能に深刻な劣化をもたらします。このレビューは、高電圧領域で操作されたときにLOCが遭遇する重要な課題と故障メカニズムに光を当てることを目的としています。さらに、LOCの高電圧安定性を改善するための対応する戦略が包括的に要約されています。基本的な洞察と貴重な視点を提供することにより、このレビューは、高エネルギーSIBの進歩に貢献することを目的としています。この記事は著作権によって保護されています。無断転載を禁じます。

Sodium-ion batteries (SIBs) have garnered significant attention as ideal candidates for large-scale energy storage due to their notable advantages in terms of resource availability and cost-effectiveness. However, there remains a substantial energy density gap between SIBs and commercially available lithium-ion batteries (LIBs), posing challenges to meeting the requirements of practical applications. The fabrication of high-energy cathodes has emerged as an efficient approach to enhance the energy density of SIBs, which commonly requires cathodes operating in high-voltage regions. Layered oxide cathodes (LOCs), with low cost, facile synthesis, and high theoretical specific capacity, have emerged as one of the most promising candidates for commercial applications. However, LOCs encounter significant challenges when operated in high-voltage regions such as irreversible phase transitions, migration and dissolution of metal cations, loss of reactive oxygen, and the occurrence of serious interfacial parasitic reactions. These issues ultimately result in severe degradation in battery performance. This review aims to shed light on the key challenges and failure mechanisms encountered by LOCs when operated in high-voltage regions. Additionally, the corresponding strategies for improving the high-voltage stability of LOCs are comprehensively summarized. By providing fundamental insights and valuable perspectives, this review aims to contribute to the advancement of high-energy SIBs. This article is protected by copyright. All rights reserved.