铕掺杂与碳包覆协同提升Na3V2(PO4)3/C正极材料的钠离子存储性能

针对Na3V2(PO4)3(NVP)正极材料本征电子电导率低的问题，研究人员创新性地采用Eu3+掺杂与碳包覆双重修饰策略，通过溶胶-凝胶法合成Na3V2-xEux(PO4)3/C复合材料。优化后的0.03Eu-NVP/C在0.1C下实现109.94 mAhg?1的可逆容量，20C循环3000次后容量保持率达92.15%，为高性能钠离子电池开发提供了新思路。

　　

在全球能源转型背景下，钠离子电池(SIBs)因其资源丰富和成本优势成为锂离子电池(LIBs)的重要补充。然而，钠离子较大的半径(1.02 ? vs 锂离子0.76 ?)导致电极材料在充放电过程中易发生结构坍塌，其中NASICON型Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)虽具有稳定的三维骨架和117.6 mAhg^?1的理论容量，却受限于仅10^?9 S cm^?1的极低电子电导率。来自中国的研究团队在《Journal of Electroanalytical Chemistry》发表的研究中，开创性地将稀土元素铕(Eu³⁺)的4f电子特性与碳包覆技术相结合，通过离子半径调控(0.95 ? vs V³⁺的0.74 ?)和界面工程双重作用，显著提升了NVP的电化学性能。

研究采用溶胶-凝胶法合成系列Na₃V_2-xEu_x(PO₄)₃/C(0≤X≤0.04)材料，结合X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)进行结构表征，通过恒电流间歇滴定技术(GITT)和循环伏安法(CV)分析动力学行为，并系统评估了半电池性能。

结果与讨论部分揭示：XRD证实Eu³⁺掺杂未改变R-3c空间群结构，但使晶格参数从a=8.728 ?扩展至8.734 ?，有效拓宽了Na⁺扩散通道。XPS显示Eu 3d_5/2结合能位于1134.8 eV，验证了+3价态的成功掺杂。电化学测试表明，0.03Eu-NVP/C在0.1C下展现109.94 mAhg^?1的近理论容量，20C超高倍率下3000次循环后仍保持92.15%容量，远超未掺杂样品的78.3%。动力学分析发现Eu³⁺使Na⁺扩散系数提升两个数量级至1.24×10^?11 cm² s^?1，同时赝电容贡献率增至73.5%。

结论指出：Eu³⁺通过4f电子轨道耦合和晶格膨胀效应，协同碳包覆层构建了"体相-界面"双连续导电网络。该工作不仅为NVP材料改性提供了新范式，更开创了稀土元素在SIBs中"结构稳定剂-电子媒介"双功能应用的新机制，对推动钠电产业化具有重要指导意义。