AEM: 通过双多价阳离子掺杂策略制备的具有高电流转换、长循环寿命和全气候温度范围的先进多功能钠离子电池

文章总结

聚阴离子氟磷酸盐 Na₃V₂(PO₄)₂O₂F 因其高工作电压和理想的理论比容量，被视为最具前景的用于高能量密度钠离子电池（SIBs）的正极材料之一。然而，其缓慢的动力学特性严重限制了它的电化学性能和实际应用。在本文中，开发了一种基于 V 位多价阳离子的新型双金属掺杂正极材料 Na₃V₁.₉₀Ti₀.₀₅Cr₀.₀₅(PO₄)₂O₂F（NVTC）。当用作钠离子半电池的正极材料时，在超高电流密度 20C 下，它能够稳定循环 3000 次，容量保持率为 96.88%。此外，更换为醚类电解质后，NVTC 可以在 - 15℃的严苛条件下（1C 电流密度）稳定循环 150 次，平均库仑效率为 98.34%。而且，NVTC 在 50℃时展现出 110.5mAh g⁻¹ 的初始比容量，并且能够在 5C 电流密度下稳定运行 2500 次。值得注意的是，NVTC 表现出超快的充电能力（在 30C 电流密度下仅需 1.21 分钟即可充满电）和低自放电率（0.006318V h⁻¹），同时对于高质量负载也具有相当不错的电化学性能。这项研究有望对先进多功能钠离子电池未来的发展产生积极影响。

图文简介

电极材料 NVPOF（磷酸氧氟钒钠）/NVT（钛掺杂的磷酸氧氟钒钠）/NVC（铬掺杂的磷酸氧氟钒钠）/NVTC（钛铬共掺杂的磷酸氧氟钒钠）的结构表征

以 NVTC/NVPOF 作为正极材料的半电池的电化学性能

NVPOF 和 NVTC 材料的动力学评估

NVTC（Na₃V₁.₉₀Ti₀.₀₅Cr₀.₀₅(PO₄)₂O₂F）在零下 15 摄氏度低温环境下的电化学性能测试

理论模拟与计算

论文信息

通讯作者：Hui Wang, Xiao-Jie Liu

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