一、研究背景：
钠离子电池凭借钠资源丰富、成本低廉的优势，在大规模储能领域展现出广阔的应用前景。在众多正极材料中，P2型层状氧化物（NaxTMO2）因其高工作电压和快速的Na+传导能力而备受关注。然而，当充电电压超过4.2V时，这类材料面临着严重的P2-O2相变和不可逆氧化还原反应，导致电压衰减和结构稳定性下降，成为制约其高能量密度应用的关键瓶颈。
虽然通过引入Li+、Mg2+等非活性元素可以在一定程度上抑制相变并激活可逆氧氧化还原，但Li+在深度脱钠过程中容易从过渡金属层迁移至钠层，导致晶体结构框架受损，反而加剧了电压衰减和容量衰退。如何在激活氧氧化还原的同时，抑制阳离子迁移、稳定结构稳定性，成为该领域亟待解决的科学难题。
二、研究工作简单介绍
近日，新疆大学殷雅侠教授、西安交通大学王鹏飞教授以及北京化工大学徐赛龙教授，提出了一种创新的多中心阳离子有序结构设计策略。通过在典型P2-Na0.67Ni0.33Mn0.67O2正极材料中协同引入Li/Mg共掺杂，成功构筑了LiMn6、MgMn6和本征NiMn6三种拓扑单元共存的超结构，实现了对阳离子迁移和相变的有效抑制。研究结果表明，LiMn6有序单元能够打断NiMn6的长程有序排列，抑制Na+/空位有序重排和P2-O2相变；而MgMn6单元则充当纳米级"锚点"，将Li+牢牢固定在过渡金属层内，防止其在氧氧化还原过程中发生迁移。这种协同拓扑设计使得材料在2.0-4.5V宽电压范围内保持高度可逆的固溶体反应，电压衰减仅为0.002V/循环，400次循环后容量保持率高达93.36%。
该成果以"Multiple‐Center Cation Ordering Mitigates Voltage Decay and Hysteresis in Sodium Layered Oxides"为题发表在国际知名期刊《Advanced Energy Materials》上。新疆大学为第一完成单位。郭雅茹（新疆大学），朱旭（西安交通大学），刘晓虹（北京化工大学）为本文共同第一作者。
TOC：多中心阳离子有序结构作用机制图
【研究亮点】
要点一：创新性策略：多中心蜂窝有序结构
本文提出并实现了“多中心蜂窝有序结构”策略，通过在P2型层状氧化物的过渡金属层中同时引入Li+和Mg2+，成功构筑了LiMn6、MgMn6与NiMn6三种协同作用的拓扑单元。其中，LiMn6单元负责激活可逆氧氧化还原并抑制长程相变，MgMn6单元作为“纳米锚点”将Li+固定在过渡金属层中防止其迁移，而NiMn6单元则维持基本结构框架以保障钠离子的高效传输。这一多中心协同设计突破了传统单一元素掺杂的局限，实现了结构与电化学性能的协同优化，为高稳定性钠离子电池正极材料的开发提供了全新思路。
要点二：原子尺度结构工程的前瞻性探索。
本文在材料设计上充分体现了“原子尺度结构工程”的前沿理念，通过精准调控过渡金属层中阳离子的局域排列方式，构建了多中心协同的蜂窝有序结构。这种从原子尺度出发的结构设计策略，不仅有效抑制了相变与离子迁移等不利过程，还实现了结构稳定性与氧化还原可逆性的同步提升。
要点三：Li+的有效锚定
文章通过原子尺度的HAADF-STEM成像与局域化学环境分析的7Li MAS NMR相结合，首次直接建立了多中心有序结构、Li+局域配位环境与电化学稳定性三者之间的内在关联。研究发现，Mg2+的引入不仅替代了部分Ni2+，更与Mn⁴+协同形成局域有序的MgMn6结构单元，重构了Li+周围的配位环境，使其在循环过程中保持均匀且稳定的局域结构，抑制其在高压下的迁移，从而减缓结构的退化。
要点四：结构优化带来卓越电化学性能
得益于多中心有序结构的构建，目标材料P2-Na0.76Li0.10Mg0.08Ni0.15Mn0.67O2展现出极为优异的电化学性能。在0.1C倍率下，其可逆容量达到134 mAh/g；在5C高倍率下循环400圈后，容量保持率仍高达93.36%，表现出卓越的长期循环稳定性。尤为突出的是，该材料的电压衰减极低，每循环仅衰减0.002 V，远优于未改性材料。此外，即使在1.5–4.5 V的更宽电压窗口下，该材料依然保持优异的结构耐受性和循环稳定性，充分体现了其在高能量密度应用中的巨大潜力。
三、文献详情
Multiple‐Center Cation Ordering Mitigates Voltage Decay and Hysteresis in Sodium Layered Oxides
https://doi.org/10.1002/aenm.202506773
