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黃云輝/馬吉偉EnSM: 通過氟取代解鎖Na4MnV(PO4)3中快速、可逆的鈉插層

開發(fā)用于鈉離子電池的高能量和高功率密度正極材料是一個挑戰(zhàn)。Na₄MnV(PO₄)₃作為一種Na超離子導體(NASICON)，是一種有前景的高性能低成本正極材料，但仍存在理論容量不達標、倍率性能低和循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。

在此，華中科技大學黃云輝教授與同濟大學馬吉偉教授、Mohammed Hadouchi等人采用一種簡單的性價比高的溶膠-凝膠法，揭示了在Na₄MnV(PO₄)₃（表示為NMVP）中氟取代形成Na_3.85MnV(PO_3.95F_0.05)₃(表示為NMVPF)的電化學性能的改善。

NMVPF用作鈉離子電池的正極時表現(xiàn)出高能量和高功率密度以及快速的鈉擴散動力學，在低電流速率下能量密度達到了~ 380 Wh kg^-1，與未摻雜的NMVP相比，它的速率性能也得到了很大的提高，且在高電流速率下循環(huán)壽命超過2000次。

圖1. NMVPF和NMVP電極的原位XRD測試

利用原位XRD對電池運行過程中的結構進行了研究，揭示了具有高結構可逆性的雙相機制。結合XRD和²³Na核磁共振 (NMR) 分析表明，從Na2中提取/插入鈉的速度比Na1位點快。

這些研究發(fā)現(xiàn)通過氟取代解鎖了NASICON磷酸鹽材料的高能量和高功率密度，為高性能鈉離子電池的發(fā)展開辟了廣闊的前景。

圖2. 基于NMVPF和NMVP的全電池的電化學性能

Unlocking Fast and Reversible Sodium Intercalation in NASICON Na₄MnV(PO₄)₃ by Fluorine Substitution, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.040

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/11/01/ff0e2de33c/

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