L’équipe de recherche dirigée par le professeur Li Chao de l’Université normale de l’Est de la Chine a utilisé la technologie de spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (EPR) du dispositif de champ magnétique stable intense (SHMFF) de l’Institut de science des matériaux de Hefei de l’Académie chinoise des sciences pour révéler la cause de la dégradation de tension des cathodes d’oxydes lamellaires de type P2, offrant une nouvelle direction pour la conception de positives au sodium plus stables. Longtemps, on a généralement considéré que les oxydes lamellaires au sodium de type P2 offraient une meilleure stabilité dans les réactions d’oxydoréduction anioniques que les oxydes riches en lithium de type O3, avec une dégradation de tension moindre. Cependant, l’équipe a découvert une dégradation de tension significative lors des cycles dans le P2 de haute teneur en sodium Na₀.₈Li₀.₂₆Mn₀.₇₄O₂, un phénomène qui ne peut être expliqué par les théories existantes.

L’étude montre que, pendant la charge, le processus de conversion de l’oxygène est clair, aboutissant finalement à de l’oxygène moléculaire (O₂). Dans les cycles précoces, l’oxygène peut encore être réduit pendant la décharge, mais avec l’augmentation du nombre de cycles, de plus en plus d’O₂ est piégé dans l’état de décharge, et cette accumulation irréversible est considérée comme la cause principale de la dégradation de tension et de la perte de capacité. La technologie EPR a joué un rôle clé dans cette recherche, permettant une surveillance non destructive du comportement d’oxydoréduction de l’oxygène et révélant l’évolution et l’accumulation des intermédiaires oxygénés actifs pendant les cycles. De plus, l’EPR a révélé des changements de structure locale, avec un signal d’interaction de spin entre manganèse et oxygène oxydé s’intensifiant avec le nombre de cycles, en accord avec la formation de zones riches en manganèse et riches en lithium ; ces effets de ségrégation s’aggravent sous l’effet de l’oxygène non réduit, entraînant une dégradation des performances. En outre, l’équipe a expliqué les différences de performance entre les matériaux de positive à haute et basse teneur en sodium : les matériaux à haute teneur en sodium ont un espacement interlamellaire insuffisant, facilement affecté par la capture d’oxygène, tandis que les positives à basse teneur en sodium ont un espacement plus grand, restant stables.