提高层状氧化物正极材料的能量密度对实现高性能钠离子电池商业化应用具有重要意义。高电压下的晶格氧氧化还原通常可以获得较高的比容量和能量密度，但不可逆氧释放引起的结构衰退、严重的电压衰减和随之而来的较差的循环性能，严重限制了其实际应用。

近日，中国科学院大学的刘向峰教授和张天然副教授团队设计并合成了一类具有独特栅栏型超晶格结构（2a × 3a 型 ) 的O3相层状氧化物正极材料。由于间距较宽，栅栏型超结构有效地抑制了高电压下由面外Li迁移和面内过渡金属迁移所引起的空位团簇的形成，从而显著减少了晶格氧的不可逆释放，极大地稳定了晶体结构。该正极材料在4.4V高电压下表现出高比能量（545 Wh kg⁻¹）、高倍率特性（5C时容量为112.8 mAh g^-1）、高循环稳定性（200次循环容量保持度达到85.8%）以及可忽略的电压衰减（200个循环时电压保持度为98.5%）。

通过XRD结果可以发现与常见的Honeycomb构型材料（H-NLNMT）相比，在具有栅栏型超晶格的材料（F-NLNMT）中，过渡金属层Li的分布更为分散。

利用原位微分电化学质谱监测了材料在充放电过程中产生气体的情况。得益于栅栏型结构正极中更为分散的Li分布，F-NLNMT材料在高电压下的阴离子氧化还原更为稳定，体现为比H-NLNMT明显更少CO₂释放量。共振非弹性X射线散射结果也证实了H-NLNMT材料中存在O₂逃逸。

通过构筑一种独特的宽间距栅栏型超结构实现了O3型钠离子电池正极在高电压下的稳定循环。该O3相层状氧化物正极材料表现出高比容量、高倍率性能以及优异的循环稳定性。该工作报道了超晶格调控在提升材料电化学性能方面的重要作用，为设计高性能的锂/钠离子电池正极材料提供了一种新策略。