缺陷工程策略优化Na4Fe3(PO4)2P2O7相组成提升钠离子电池高倍率性能

本文通过缺陷工程策略成功合成纯相Na4Fe2.96(PO4)2P2O7（NFPP）正极材料，有效消除NaFePO4杂相，显著提升钠离子扩散动力学与循环稳定性（500次循环容量无衰减），为低成本、高稳定性钠离子电池（SIBs）产业化提供创新方案。

　　

Section snippets

Material synthesis

通过固相反应与退火处理成功制备一系列Na₄Fe_3-x(PO₄)₂P₂O₇材料。将Na₂HPO₄、FePO₄、FeC₂O₄·2H₂O与15 wt% C₆H₁₂O₆·H₂O混合，经球磨形成浆料，80°C干燥获得前驱体粉末，最后在管式炉中Ar气氛下以350°C预烧4小时、600°C烧结12小时得到最终产物。

Results and discussion

通过调控铁空位浓度，成功合成NFPP-X系列材料。X射线衍射分析表明，铁空位有效抑制了NaFePO₄杂相生成。电化学测试显示，优化样品在0.1C倍率下放电比容量达120.83 mAh/g（接近理论容量），1C倍率循环500次后容量几乎无衰减。循环伏安（CV）、恒电流间歇滴定（GITT）和电化学阻抗（EIS）证明Na⁺扩散动力学显著提升。

Conclusion

采用低成本固相合成法制备了铁空位可调的Na₄Fe_3-2x(PO₄)₂P₂O₇负极材料。铁空位抑制杂相形成并促进Na⁺传输，碳包覆层提升电子电导率。优化样品在0.1C容量达120.83 mAh g^?1，30C倍率下仍保持59.53 mAh g^?1，展现优异倍率性能与循环稳定性。