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由于其結構多樣性和化學多樣性，聚陰離子化合物為設計用于鈉離子存儲的潛在電極活性材料提供了一個平臺。

俄羅斯斯科爾科沃科技學院Stanislav S. Fedotov等通過低溫（例如，190?°C）離子交換合成法將NaVPO₄F組合物和KTiOPO₄型骨架結合，開發了一種高容量和高電壓的正極活性材料。

圖1 NaVPO₄F的晶體結構、組成和Na⁺遷移途徑

研究顯示，與之前已知的電化學惰性的tavorite型 t-NaVPO₄F相比，具有KTiOPO₄型結構的k-NaVPO4F在14.3?mA?g^-1電流密度下表現出136?mAh g^-1有吸引力的比容量，這種高倍率性能源于低能壘和高擴散系數，以及改善的循環穩定性。

值得注意的是，這種材料在14.3?mA?g^-1時的實際比容量為136?mAh?g^-1，高于商業化Na₃V₂(PO₄)₂F₃ (128?mAh?g^-1)以及其他已知的釩基正極，例如基于單電子V³⁺?V⁴⁺躍遷的正極，如NASICON型Na₃V₂(PO₄)₃、Na₃V₂(PO₄)₂F₃（或Na₃V₂(PO₄)₂O₂F）、β-NaVP₂O₇等）。

圖2 不同電池配置中NaVPO₄F基電極的電化學表征

此外，該材料的V⁴⁺/V³⁺氧化還原電位可達到4.3?V vs. Na⁺/Na，這是釩基正極的最高值之一。與其他密切相關的磷酸鹽和氟化物磷酸鹽相比，這種電位的提高可能是由于KTP型結構的特殊性，正如采用相同KTP結構的含鈦材料所顯示的高電極電位。

此外，在比容量值接近的釩基正極中，k-NaVPO₄F是唯一一個主要通過固溶鈉儲存機制運行的正極，而其它正極則經歷單相或多次兩相轉變，這也反映在它們的平臺狀放電電壓曲線。

圖3 釩基正極的電壓曲線

Development of vanadium-based polyanion positive electrode active materials for high-voltage sodium-based batteries. Nature Communications 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-31768-5

原創文章，作者：v-suan，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/08/60a2b57aa8/

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Nature子刊：新型高容量/高電壓鈉基電池正極活性材料!

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