钼掺杂NASICON型Na3.3Mn1.2Ti0.75Mo0.05(PO4)3/C正极材料的电化学性能与钠离子扩散动力学研究

研究人员通过钼掺杂策略成功设计出NASICON型Na3.3Mn1.2Ti0.75Mo0.05(PO4)3/C复合正极材料，解决了高锰含量单相菱方结构稳定性难题。该材料在0.1 C下展现124 mAh/g的放电容量，经400次循环后仍保持70%容量，钠离子扩散系数达10?9-10?11 cm2/s，为低成本钠离子电池开发提供新思路。

　　

这项研究揭示了钼掺杂NASICON型正极材料的有趣特性。通过精巧的钼元素微量掺杂（Mo_0.05），科研团队成功稳定了高锰含量的单相菱方结构。高分辨显微分析显示，约18纳米的纳米晶均匀分布在半石墨化碳基质中，这种独特的结构既提升了表面电子传导性，又有效缩短了钠离子(Na⁺)的扩散路径。

更令人振奋的是，该材料展现出优异的电化学表现：在0.1 C倍率下实现124 mAh/g的放电容量，且在2 C高倍率下循环400次后仍保持70%容量。通过恒电流间歇滴定技术(GITT)和循环伏安法测得钠离子扩散系数在10^?9-10^?11 cm²/s范围内。理论计算预测钠离子迁移能垒为0.76电子伏特(eV)。

研究团队还创新性地采用弛豫时间分布(DRT)分析方法，成功将电化学阻抗谱解耦为不同特征弛豫时间的物理过程。特别值得注意的是，体相电极中钠离子的固态扩散过程（弛豫时间约50秒）的演变趋势，与GITT和Warburg方法获得的扩散系数结果高度吻合。这些发现为开发下一代低成本、高性能钠离子电池提供了重要理论依据和实践指导。