​上硅所刘宇/杨程EnSM：新型锰基三元NASICON型正极用于高性能钠离子电池

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​上硅所刘宇/杨程EnSM：新型锰基三元NASICON型正极用于高性能钠离子电池
锰基钠超离子导体（NASICON）型材料因其环境友好性和成本效益而成为钠离子电池（SIB）中前景广阔的正极材料。然而，由于锰的内在动力学限制和负结构退化，锰基材料的循环性能不佳，这阻碍了其实际应用。
​上硅所刘宇/杨程EnSM：新型锰基三元NASICON型正极用于高性能钠离子电池
图1 材料表征
中国科学院上海硅酸盐研究所刘宇、杨程等首次提出了一种新型三元NASICON型Na4-xMnTixCr1-x(PO4)3 (0≤x≤1)。与传统的元素掺杂策略不同，Ti4+的半径非常接近Cr3+，因此无论Ti/Cr的比例如何，三元正极都能形成完美的NASICON结构。
研究显示，最佳的电化学性能成分为Na3.5MnTi0.5Cr0.5(PO4)3。由于强大的扎钉效应和改进的电子结构，NMTCP-50在2 A g-1条件下循环5000次后仍能保持约75%的循环寿命。此外，异价取代增加了Na+空位的数量，从而促进了Na+的扩散。
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图2 NMTCP-50的电化学性能
三元协同效应还改变了NMTCP-50的能带结构。因此，NMTCP-50在2 A g-1的条件下显示出81 mAh g-1的优异倍率性能。为了证明这一概念，这项工作组装了一个高性能NMTCP-50//HC全电池，它在20 mA g-1电流条件下的比容量高达 138.3 mAh g-1。总体而言，这项工作推动了高能量密度、长循环寿命和低成本SIB的发展。
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图3 NMTCP-50的钠离子储存机制
A Mn-based Ternary NASICON-Type Na3.5MnTi0.5Cr0.5(PO4)3/C Cathode for High-Performance Sodium-Ion Batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102978

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