调节阳离子位点的化学状态以实现氟磷酸盐正极的快速且可逆的钠离子存储

《ACS Energy Letters》：Modulating Chemical State of Cation Site for Fast and Reversible Na Ion Storage of Fluorophosphate Cathodes

通过调节钒钼掺杂氟磷化物正极材料的化学状态形成离子键，有效扩展了钠离子扩散通道，降低迁移能垒，使5C倍率下放电容量达72.8 mAh g-1，循环500次容量保持率95.2%，库伦效率接近100%。

　　

本文提出了一种通过调节化学状态来增强氟磷酸盐正极中Na⁺扩散动力学的离子键机制，以用于高功率密度钠离子电池。研究设计了Na_3–2xV_2–xMo_x(PO₄)₂O₂F正极模型，该模型能够形成强离子键，从而调节Na⁺的扩散环境。在高价Mo⁶⁺替代V⁴⁺位点后，由于(V/Mo)O₅八面体的收缩以及Na⁺空位的形成，Na⁺在ab平面上的扩散通道得以扩展。此外，Na⁺的迁移能量障碍降低，同时出现了激活的离子扩散路径，进一步促进了Na⁺的扩散。最终，最优配比的Na_2.6V_1.8Mo_0.2(PO₄)₂O₂F正极在5C电流密度下实现了72.8 mAh g^–1的放电容量，在500次循环后容量保持率为95.2%，库仑效率约为99.9%。因此，本研究揭示了阳离子的化学状态、晶体结构与插层化合物中离子扩散动力学之间的关系。