東京理科大學研究團隊解明一項鈉離子電池正極材料長壽命化的關鍵機制，研究成果可應用於其他層狀氧化物正極材料，可望促進鈉離子電池技術的整體發展。研究中以具高可逆容量與高能量密度潛力的O3型NaNi₁/₂Mn₁/₂O₂為對象，針對其充放電過程中晶體結構變化及高電壓下形成O'3相，導致容量與電壓衰減的問題，分別導入鈧(Sc)的「晶格內摻雜」與「表面修飾」。
研究結果顯示，Sc晶格內摻雜可抑制Na脫嵌造成的晶體膨脹與收縮，穩定材料內部結構，並抑制充放電過程中的O'3相轉變，促使高電位下維持可逆反應，並同時可使放電平台電壓提升約0.1 V。另一方面，Sc表面修飾可抑制電極與電解液界面的副反應，降低長循環劣化。循環300次後，Sc摻雜與Sc表面修飾樣品的容量保持率分別維持在71.4%與91.2%。
東京理科大學進一步結合第一原理DFT計算與實驗結果以釐清兩種改質方式的作用機制。研究結果顯示，晶格內摻雜主要穩定材料內部結構，表面修飾則改善電極/電解液界面穩定性。今後研究團隊將分別對摻雜與塗層條件予以最佳化，並驗證兩者併用的相乘效果，且相關成果亦可望拓展至其他層狀氧化物正極材料。