AM：先进的高熵氟磷酸盐正极用于具有高工作电压和能量密度的钠离子电池

Nanoyu

2022-02-03

具有固定活性元素中心的正极材料的电压平台不可调控是阻碍钠离子电池（SIBs）中钠超导体(NASICON)型Na₃V₂(PO₄)₂F₃ (NVPF)正极材料发展的一个紧迫问题。

近日，东北师范大学吴兴隆教授报道了根据理论计算，首次利用高熵取代策略，在不改变中心活性V原子的情况下改变了NVPF的详细晶体结构，实现了Na⁺电子电导率的同时增强和扩散势垒的降低。

文章要点

1）所制备的无碳高熵Na₃V_1.9(Ca,Mg,Al,Cr,Mn)_0.1(PO₄)₂F₃ (HE-NVPF)正极的平均电压为3.81 V，能量密度高达445.5 Wh kg^-1，这是由于高熵晶体中不同的过渡金属元素取代所致。更重要的是，高熵的引入有助于实现Na(2)活性位上Na⁺的无序重排，从而避免了低压区的不利放电行为，进一步提高了平均工作电压，实现了高电压平台下Na离子的充分储存。

2）通过与硬碳(HC)负极耦合，HE-NVPF//HC SIB全电池在5 C时的比能量密度为326.8 Wh kg^-1，功率密度为2178.9 W kg^-1。因此，这一途径使活性中心不变的NASICON型晶体中不可能实现的电位调节成为可能，为提高SIBs正极的平均工作电压提供了新的思路。

参考文献

Zhen-Yi Gu, et al, Advanced High-Entropy Fluorophosphate Cathode for Sodium-ion Batteries with Increased Working Voltage and Energy Density, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202110108

https://doi.org/10.1002/adma.202110108