Nano Energy：一种高容量超长寿命Fe缺陷诱导的纯相Na4Fe2.91(PO4)2P2O7新型正极材料用于低成本钠离子电池

Nanoyu

2021-11-07

Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇)（NFPP）作为典型的钠离子电池正极材料，因其价格低廉、无毒、工作电压和理论容量合适，具有广阔的应用前景。然而，由于在各种合成方法中都会产生不可去除的NaFePO₄杂质，其较差的电子和离子导电性限制了NFPP的容量利用。

基于此，武汉大学曹余良教授报道了首次通过Fe缺陷调节法制备的纯相Na₄Fe_2.91(PO₄)₂P₂O₇，并研究了Fe缺陷对NFPP的相纯度、晶体结构和电化学性能的影响。

文章要点

1）结果表明，当Fe含量为3%时，Na₄Fe_2.91(PO₄)₂P₂O₇为纯相，表现出最佳的电化学性能：最高的可逆放电容量（0.2 C时为110.9 mAh g^-1）和最佳的倍率性能（100 C时为52 mAh g^-1）。

2）密度泛函理论（DFT）计算和结构修正表明，Fe2位点的Fe缺陷可以降低Na₄Fe_2.91(PO₄)₂P₂O₇的禁带宽度和离子迁移能垒，从而显著提高Na⁺离子和电子的电导率。

缺陷调节策略可以进一步推广到其他材料体系，以提高其物相纯度和电化学性能，从而为发现新材料和特殊性能打开了一扇窗。

参考文献

Along Zhao, Tianci Yuan, Peng Li, Changyu Liu, Hengjiang Cong, Xiangjun Pu, Zhongxue Chen, Xiping Ai, Hanxi Yang and Yuliang Cao, A Novel  Fe-defect Induced Pure-phase Na₄Fe_2.91(PO₄)₂P₂O₇ Cathode  Material with High Capacity and Ultra-long Lifetime for Low-cost Sodium-ion Batteries, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106680

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106680