报告题目：高性能钠离子电池正极材料研究进展

报 告 人：纪效波 教授

报告时间：2026年6月18日9:00

报告地点：9205

报告简介：

钠离子电池凭借其在可再生能源并网与电网级储能方面的显著潜力，被视为实现能源储存可持续化的重要候选技术。在钠离子电池体系中，正极材料对电池的工作电压、能量密度及成本控制起着决定性作用。然而，现有正极材料普遍存在容量快速衰减与电化学反应动力学迟缓等问题，严重制约了钠离子电池的性能发挥与寿命提升。

在众多正极材料候选中，P2 型和 O3 型层状正极材料（Na_xTMO₂）因其较高的理论比容量而备受关注，而新型的 P2/O3 双相正极材料能够有效地结合两者的优势。尽管如此，对于 P2/O3 双相正极材料的研究和开发，却因材料形成机制的不明确而进展缓慢。针对于此，我们提出，层状氧化物正极材料中成分的非均匀性以及由此产生的“阳离子势”的非均质性是形成 P2/O3 双相结构的关键因素。这种成分的非均匀性是由热力学驱动力所决定的，它导致了钠源和过渡金属源之间的不同的反应速率，从而在固态反应过程中显著地影响了离子间的扩散动力学。此外，我们在多个新方向上开展了创新性研究。例如，基于天然矿石原料的正极材料直接合成策略，以降低材料制备成本；系统揭示高熵层状氧化物中熵效应对储钠机制、结构稳定性及离子迁移动力学的协同调控作用；提出表面阴离子氧过度活化诱导Mn价态空间异质性的机制，并通过简易表面氟化策略调控氧能带中心，有效抑制氧过度参与反应，从而提升结构与电化学稳定性。进一步地，针对Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇)（NFPP）基正极材料中固有的电子/钠离子导电率差及容量利用率低的问题，我们通过局域配位环境调控，降低了钠离子扩散势垒并激活原本不活跃的Na2位点，促进不稳定TMO₅结构向稳定TMO₆结构转变，从而实现了离子/电子传输动力学增强及不可逆容量损失抑制，为高能量密度、长寿命钠离子电池正极材料设计提供了新思路。

我们相信，这些工作不仅涉及了钠离子电池研究中的新颖主题，而且为开发低成本、长循环寿命的正极材料提供了新的视角和深入的见解。通过这些研究，我们有望推动钠离子电池技术的发展，使其在能源储存领域发挥更大的作用，为实现可持续能源目标做出贡献。

报告人简介：纪效波，牛津大学博士，麻省理工学院博士后，中南大学新能源创新研究院院长，中南大学化学化工学院副院长，教授，博士生导师，国家杰出青年基金，国家优秀青年基金，青年长江学获得者，科睿唯安全球高被引学者，英国皇家化学会会士，中国有色金属学会冶金物理化学委员会主任委员。主要研究领域为新能源材料与器件及先进储能技术。近年来，在锂/钠离子电池关键材料方面取得了系列重要进展，在Nature Communications、Journal of the American Chemical Society、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition、等国际期刊上发表 500 余篇 SCI 论文，论文被引用共计 55000 余次，H 指数为 122。获得国际发明专利 3 项；获授权中国发明专利 80 余项。担任2023国际汽车锂离子电池协会ABAA（越南）国际会议Co-chair；获2024年国际车用锂电池协会杰出研究奖；主持国家自然科学基金杰出青年基金、优秀青年基金、区域联合重点基金、国际合作、面上项目等 8 项，主持国家重点研发计划课题 1 项、英国皇家学会国合项目 1 项、省部级和校企合作项目 11 项。获湖南省自然科学一等奖（第 1 ）、湖南省高等教育教学成果二等奖（第 1 ）、中国有色金属工业科技进步一等奖（第 5 ）、湖南省科技创新团队奖（第 7 ）、河南省科技进步二等奖（第 5 ）、全国有色金属优秀青年科技奖、湖南省青年科技奖等奖励，相关专利（锂/钠离子电池关键材料与技术）产业化转化超千万。

化学化工学院

2026年6月15日