高效合成公斤级高性能Na3V2O2(PO4)2F，作为钠离子电池的正极材料

《Nanoscale》：Efficient synthesis of kilogram-scale high-performance Na3V2O2(PO4)2F as a cathode material for sodium-ion batteries

NVOPF作为钠离子电池阴极材料，通过优化水热合成工艺实现高效（2小时完成）、规模化（>1kg/批次）及环保（超纯水/乙醇溶剂）制备，其电化学性能优异，超纯水合成样品在1 A g-1电流密度下循环5000次容量保持85.9%，比容量达106.5 mAh g-1，与硬碳复合电池能量密度达257.2 Wh kg-1。

　　

Na₃V₂O₂₂(PO₄₂F)（简称NVOPF）由于其较高的工作电压和出色的循环稳定性，在钠离子电池正极材料领域受到了广泛关注。然而，NVOPF的实际应用受到其合成效率低、大规模生产困难以及制备过程对环境不友好的限制。在这项研究中，我们设计了一种大规模、一步法的水热合成方法来制备NVOPF，该方法表现出优异的高效率（仅需2小时即可完成合成）、大规模生产能力（每批产量超过1公斤）以及环保性（使用超纯水或/和乙醇作为溶剂）。所得样品具有稳定的形态和结构，表明我们提出的制备方法具有良好的重现性。此外，使用超纯水、乙醇及其混合物三种溶剂合成的NVOPF均表现出良好的电化学性能。值得注意的是，使用超纯水作为溶剂制备的样品在钠储存性能上最为突出，其比容量高达106.5 mAh g^?1（在0.1 A g^?1的电流密度下），并且稳定性极佳（在1 A g^?1的电流密度下经过5000次循环后容量保持率仍高达85.9%）。当与硬碳作为负极结合使用时，全电池的能量密度可达257.2 Wh kg^?1，总功率密度为123.7 W kg^?1，这表明通过我们的方法生产的公斤级NVOPF具有显著的商业潜力。本研究为钠离子电池正极材料的高效合成提供了一条可行的途径。