日前，马紫峰教授领衔上海交通大学和中聚电池研究院研发团队与美国能源部阿贡国家实验室化学科学与工程部Khalil Amine研究小组合作就钠离子电池NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2正极材料在循环过程中的相转变进行了研究，首次发现了循环过程中两相共存产生非平衡固溶体Na1–δNi1/3Fe1/3Mn1/3O2(0 <δ< 1)。为发展长寿命钠离子电池奠定了良好的研究基础。相关研究结果以In operando XRD and TXM study on the metastable structure change of NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 under electrochemical sodium ion intercalation为题发表在国际知名刊物《先进能源材料》（Advanced Energy Materials, 2016, 1601306）。

通过XRD、 TXM-XANES技术对钠离子电池正极材料的结构演变进行了研究，其中Na1–δNi1/3Fe1/3Mn1/3O2的结构演变与截止电压相关。当截止电压为4.0 V时，会产生O3–P3–P3–O3六方相的可逆结构变化；当截止电压为4.3 V时，在放电过程中会产生O3′和 P3′单斜相，并且随着O3′–P3′–O3相转变的变化，O3相会恢复。从反应机制和结构演变和可以得出Na1–δNi1/3Fe1/3Mn1/3O2需要较大的电化学电压窗口，可用作能量密度高、循环稳定性好的钠离子电池正极材料。

马紫峰等人还开发了公斤级NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2正极材料生产技术，并制作了1Ah软包型钠离子电池，在1C下进行循环500个周期后容量保持率仍高达73%，具有良好的循环稳定性，相关研究结果在美国电化学会会志发表（Journal of The Electrochemical Society,2016, 163 (3) A565-A570）。

图1、Na1–δNi1/3Fe1/3Mn1/3O2电极循环过程中原位X射线衍射图

图2、将TXM和XANS结合追踪NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2循环过程中的脱钠反应

a) 脱钠过程中操作TXM得到的Na1–δNi1/3Fe1/3Mn1/3O2结构变化和化学相分布图；

b-d)Na1–δNi1/3Fe1/3Mn1/3O2原始样品及不同充电状态时所得样品的XANES 谱图：b- Ni、c- Fe 、d- Mn  K边吸收谱。