直接从金属铁出发，无前驱体合成用于钠离子电池的Na4Fe3(PO4)2P2O7正极材料

《Small》：Precursor-Free Synthesis of Na4Fe3(PO4)2P2O7 Cathode Directly from Metallic Iron for Sodium-Ion Batteries

钠离子电池阴极材料NFPP/C通过金属铁一步法合成，避免有毒前驱体，实现高容量（108.5 mAh g?1）和长循环稳定性（2000次后81.7%容量保持）。热力学模拟验证成分调控有效性，材料孔隙结构优化离子传输，合成成本降低20%，无废水排放。

　　

摘要

Na₄Fe₃(PO₄)₂P₂O₇（NFPP）是一种新兴的钠离子电池正极材料，因其安全性、环保性和资源丰富性而受到关注。然而，传统的合成方法存在成本高、加工时间长以及可能产生环境排放的问题。在这里，我们提出了一种使用金属铁的一步合成路线来制备NFPP/C，避免了使用磷酸铁前驱体。热力学分析和反应路径模拟表明，通过精确调节铁含量和烧结温度，可以制备出纯相的NFPP，有效抑制了杂质的生成。所得NFPP/C材料具有多孔微观结构、均匀的碳涂层、较高的压实密度以及优化的离子传输性能。电化学测试显示，该材料在0.1 C电流密度下的可逆容量为108.5 mAh g^?1。此外，该材料在10 C电流密度下经过2000次循环后仍能保持81.7%的容量。原位XRD分析证实，Na?的嵌入和脱出过程伴随着高度可逆的结构变化。技术经济环境评估表明，与传统方法相比，这种使用金属铁的合成路线可降低超过20%的成本，并且不会产生废水和有毒排放。这项工作为NFPP正极的工业化生产提供了一种替代方案，同时也为高性能聚阴离子材料的设计提供了宝贵的见解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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