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北理/人大AFM:基于構型熵的高性能鈉離子電池聚陰離子陰極

北理/人大AFM:基于構型熵的高性能鈉離子電池聚陰離子陰極
聚陰離子鈉離子陰極因其出色的結構穩定性而備受關注。然而,低比容量仍然是阻礙其實際應用的一個亟待解決的問題。
北理/人大AFM:基于構型熵的高性能鈉離子電池聚陰離子陰極
圖1. Me-NVMP的設計
北京理工大學趙永杰、浙江大學陸俊、中國人民大學袁軒一等提出了一種中熵NASICON結構陰極Na3.5V0.5Mn0.5Fe0.5Ti0.5(PO4)3(Me-NVMP)。該陰極結合了V、Mn、Fe和Ti電化學活性元素的優勢,具有高能量密度的Na+儲存性能和快速充電特性。結果,該陰極實現了Ti3+/Ti4+、Fe2+/Fe3+、V3+/V4+/V5+和Mn2+/Mn3+/Mn4+偶聯的高可逆氧化還原反應(1.8-4.4 V),并有效緩解了MnO6 Jahn-Teller畸變引起的結構退化和4.0 V(vs. Na+/Na)以上的不可逆結構變化。
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圖2. Me-NVMP電極的電化學性能
實驗顯示,Me-NVMP在0.1 C時實現了165.8 mAh g-1的高可逆比容量。更令人印象深刻的是,Me-NVMP通過調節NASICON中的構型熵產生了超強的倍率能力和循環穩定性。具體來說,Me-NVMP陰極在100C(17 A g-1)下循環10,000次后,容量保持率可達83.5%。此外,即使在0℃的溫度下(在20 C下經過1000次循環后的容量保持率為93.45%),這種陰極也具有出色的循環性能。這項工作為設計高性能聚陰離子電極材料提供了新策略。
北理/人大AFM:基于構型熵的高性能鈉離子電池聚陰離子陰極
圖3. Me-NVMP//HC全電池性能
A Configuration Entropy Enabled High-Performance Polyanionic Cathode for Sodium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202314019
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