据南京大学官方消息，该校现代工学院郭少华/周豪慎团队与王鹏团队合作，将材料学领域的“钉扎效应”引入电池技术，在防止钠离子电池正极结构失效方面取得了重大进展。
未来光伏发电、风力发电等新能源的发展，必然对大规模储能系统有极高的需求，钠离子电池被广泛视为满足这一需求的“潜力股”，但仍有一些问题需要解决，比如在脱钠状态下，电池正极层状氧化物在使用过程中的结构重排，会影响电化学稳定性。
在合金材料科学领域，科学家往往用“钉扎效应”来增强材料的强度/韧度，解决结构失效问题。掺杂适量元素——非金属元素碳和氧与金属元素钆和锌等——作为钉扎点来抑制结构中不利的位错滑移。
在本工作中，作者报告了通过引入Fe作为钉扎点，并通过可控调控Fe钉扎点的含量来优化层状正极材料的结构稳定性和电化学性能。结果显示，当2.5%的钠位被Fe占据时，该层状材料在充放电过程中经历简单的具有高度可逆的固溶反应，对应的体积变化只有约0.6%。
该研究成果由现代工学院郭少华教授和周豪慎教授团队与王鹏教授团队合作完成，以“Pinning Effect Enhanced Structural Stability toward a Zero-Strain Layered Cathode for Sodium-Ion Batteries”为题于2021年4月1日在线发表在国际知名期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。
现代工学院郭少华教授、王鹏教授和周豪慎教授为该文章的共同通讯作者，博士后褚世勇和博士生张纯臣为本文共同第一作者。这项工作得到了国家自然科学基金委和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。