钠离子的电子式怎么写（为什么要钠离子/空位无序排布？）

一.层状材料中的有序/无序排布

在层状氧化物中有三种有序性，分别为：

1.过渡金属离子的位置有序

在过渡金属有序化的情况下，主要受M1和M2离子半径差异的控制。离子半径差异大有利于形成有序排列，差异小则易形成无序排列。离子半径的临界差为-15%。如果半径差大于15%并且M1/M2含量接近合理比，则预期结构是有序的；否则M1和M2是无序的。

当过渡金属离子半径之比小于1.15，且取代量大于1/6时，过渡金属离子的排布无序。

2.过渡金属离子的电荷有序

电荷排序的发生由M1和M2的氧化还原电势（即费米能级）决定。小的差异也有利于电荷排序，而大的差异则倾向于形成电荷无序。

3.Na+/空位有序

Na+/空位有序和电荷排序相互耦合。没有Na+/空位有序就没有电荷有序，反之亦然。

三者之间的关系为：

1.Na+/空位有序性与电荷有序性紧密相关，而Na+/空位有序性与过渡金属离子的位置有序性没有必然联系。

2.电荷有序性与过渡金属离子的氧化还原电势之差有关，当过渡金属离子间具有较大的氧化还原电势差时，电荷倾向无序排布，进而促使Na+/空位为无序排布。

二.为什么会出现Na+/空位有序的现象？

对于每种组合物，阳离子分布由最低能量状态决定。为满足能量最小化，层状材料会有以下倾向：

1.在（a，b）平面中分散Na+离子的静电排斥力

2.通过NaO6和CoO6多面体之间的公共面分散Na+/Co3+之间的排斥力

3. 钴层中的电子相互作用

以上3条对钠含量都非常敏感，因此随着钠含量的改变阳离子的分布也随着发生变化。

同时，在层状结构中，Na+和电子的扩散率非常高，即使在室温下，无论钠含量如何，也可以进行结构重排。

因此导致了：特殊钠浓度时的Na+/空位有序分布。

三.为什么想要Na+/空位无序排布？

钠离子/空位有序排布使得电极材料：

1.在电化学曲线中具有明显的电压平台，如下图:

2.具有较低Na离子扩散系数

通过扩散几何结构和PITT技术发现：Na自扩散系数DNa强烈依赖于材料中的钠含量x，对于x=0.71、0.50、0.33和0.25时，DNa具有显著的极小值。这些x水平对应着特殊的Na+/空位有序结构，因而特定x处的Na+/空位有序对Na+扩散率具有强烈抑制。

钠离子/空位有序排布会限制了可充电电池中的Na离子传输动力学和循环性能，故而我们更希望得到钠离子/空位的无序排布。

四.怎样得到Na+/空位无序的材料

通过选择具有非常相似的离子半径和氧化还原电位显著差异的过渡金属离子，有效限制过渡金属层电子离域和电荷有序，在钠层成功构筑钠空位无序的排布，从而大幅度提高钠离子在过渡金属层间的扩散速率同时降低钠离子迁移势垒。