層狀氧化物，曾是鈉離子電池正極材料中最令人“又愛又恨”的存在。愛它，是因?yàn)樗芰棵芏雀摺⒈堵市阅芎茫缓匏且驗(yàn)樗岸虊邸薄h(huán)壽命短、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、高電壓下容易發(fā)生不可逆相變。但2026年，這一切正在被改寫。第四代高熵材料的橫空出世，正在讓層狀氧化物摘掉“短壽”的帽子。鈉離子電池的正極材料主要有三大技術(shù)路線：層狀氧化物、聚陰離子和普魯士藍(lán)類似物。其中，層狀氧化物憑借高能量密度和良好的倍率性能，一直是動(dòng)力電池領(lǐng)域的熱門候選。但層狀氧化物有一個(gè)致命的弱點(diǎn)：循環(huán)壽命短。P2型層狀過渡金屬氧化物在高電壓下會(huì)發(fā)生不可逆的相變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌、容量快速衰減。O3型材料則面臨類似的問題，高容量往往依賴于富鎳富鈷的成分，成本高且循環(huán)穩(wěn)定性不足。傳統(tǒng)上，層狀氧化物的堆疊結(jié)構(gòu)（O3型或P2型）被認(rèn)為由鈉含量主導(dǎo)。然而，在高熵或多組分體系中，過渡金屬種類增多、相互作用復(fù)雜，組成與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)變得模糊，傳統(tǒng)的“陽離子勢”等設(shè)計(jì)規(guī)則失效。高熵材料的核心理念，是通過引入多種不同元素，利用“熵”的效應(yīng)來穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)。2026年1月，一項(xiàng)發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊上的研究展示了一種突破性的P2型高熵錳基層狀氧化物正極材料，化學(xué)式為 Na?.??Mn?.?Cu?.?Li?.???Mg?.???Ti?.???Al?.???Sn?.???Zr?.???O? 。這個(gè)化學(xué)式看起來復(fù)雜，但核心信息很簡單：過渡金屬層由八種不同的陽離子組成。八種陽離子共摻雜，這不是簡單的“堆料”，而是精心設(shè)計(jì)的“協(xié)同作戰(zhàn)”。不同的陽離子在晶體結(jié)構(gòu)中扮演不同的角色——有的負(fù)責(zé)穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)，有的負(fù)責(zé)抑制相變，有的負(fù)責(zé)提升離子傳導(dǎo)率。研究結(jié)果顯示，這種高熵設(shè)計(jì)在0.5C倍率下循環(huán)100次后容量保持率達(dá)到 93.1% 。在5C高倍率下仍能保持 94.8mAh/g 的比容量。如果說第一代高熵材料還停留在“實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證”階段，那么第四代高熵材料已經(jīng)在向“產(chǎn)業(yè)化”邁進(jìn)。天津師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院代克化教授課題組在2026年提出了一種 無鈷、低鎳、富鐵錳的高熵?fù)诫sO3型層狀氧化物正極設(shè)計(jì)策略。這一策略在顯著降低成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高能量密度與長循環(huán)壽命。這項(xiàng)研究的關(guān)鍵突破在于：通過高熵?fù)诫s策略，在不依賴昂貴鈷元素和大量鎳元素的前提下，實(shí)現(xiàn)了O3型層狀氧化物的高性能。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《Energy Storage Materials》。與此同時(shí)，中國科學(xué)院分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)并合成了一種 低鈉含量的O3型高熵正極材料（O3-Na0.67）。低鈉含量意味著更低的成本，而高熵設(shè)計(jì)保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。那么，高熵材料究竟是如何讓層狀氧化物的循環(huán)壽命大幅提升的？1.抑制不可逆相變。層狀氧化物在高電壓下的不可逆相變是導(dǎo)致容量衰減的核心原因。高熵策略通過在過渡金屬層引入多種陽離子，增加了結(jié)構(gòu)的“混亂度”，從而抑制了有害的相變。2.穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)。高熵材料中多種陽離子的協(xié)同作用，可以增大鈉層的層間距，同時(shí)抑制過渡金屬層的收縮。這種結(jié)構(gòu)上的“緩沖”效應(yīng)，讓材料在反復(fù)充放電過程中更加穩(wěn)定。3.抑制陰離子氧化還原。高熵策略通過改變局域電子態(tài)，抑制了（O?）n?物種在氧化還原過程中的參與，從而改善了循環(huán)穩(wěn)定性。4.“柱效應(yīng)”穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，在鈉位點(diǎn)進(jìn)行選擇性取代（如Zn取代），可以起到“柱”的作用，防止不可逆的相變。綜合這些機(jī)制，高熵設(shè)計(jì)讓層狀氧化物的循環(huán)壽命實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。雖然不同研究團(tuán)隊(duì)的具體數(shù)據(jù)有所差異，但業(yè)界普遍認(rèn)為，第四代高熵材料讓層狀氧化物的循環(huán)壽命相比傳統(tǒng)材料提升了300%以上。產(chǎn)業(yè)化前景：從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線高熵材料的突破不僅僅是學(xué)術(shù)上的，更有著明確的產(chǎn)業(yè)化指向。無鈷、低鎳、富鐵錳的設(shè)計(jì)策略，直接回應(yīng)了動(dòng)力電池行業(yè)對低成本、高安全、長壽命的核心訴求。有研究指出，高熵?fù)诫s策略為實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的O3型正極材料提供了一條實(shí)用路徑，適用于大規(guī)模鈉離子儲(chǔ)能應(yīng)用。2026年，隨著寧德時(shí)代、容百科技等頭部企業(yè)加速鈉電產(chǎn)業(yè)化，高熵層狀氧化物正極材料有望從實(shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)線。層狀氧化物“短壽”的魔咒，正在被高熵策略徹底打破。
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