刘永畅ACS Energy Lett.：多电子反应和低应变的钠离子电池NASICON正极

钠离子导体（NASICON）型磷酸盐因其三维开放框架有利于Na⁺扩散而作为钠离子电池（SIBs）正极引起了广泛关注，但其能量密度一般，并且容量衰减较快。

图1 材料表征

北京科技大学刘永畅等精心设计了一种多电子反应和低应变的Na_3.5Fe_0.5VCr_0.5(PO₄)₃/C正极材料。得益于钒的多电子氧化还原化学、铁的低应力反应和铬的高电位氧化还原，三元NFVCP/C正极产生了509.4 Wh kg^-1的惊人能量密度。

各氧化还原对（Fe²⁺/ Fe³⁺、V³⁺/V⁴⁺/V⁵⁺和Cr³⁺/Cr⁴⁺）反应电位的偏差可有效缓解晶格应变的积累，并确保在多电子（2.61个电子）转移过程中电池体积仅发生3.87%的微小变化，这一点得到了原位XRD、原位XPS和EELS的验证。

图2 电化学性能研究

因此，该电池具有卓越的循环耐久性，2000次循环后容量保持率达到95.1%。此外，系统的电化学测试、ss-NMR分析和DFT计算证实了NFVCP/C的快速反应动力学以及通常认为的非活性Na1离子的异常释放/吸收。NFVCP/C正极的巨大实用性也在全电池测试中进行验证，其显示出318.2 Wh kg^-1的显著能量密度和可观的低温耐受性（从 30℃到-20℃，容量保持率为77.2%）。

总体而言，这项工作提出了一种新策略，即巧妙地结合具有不同功能的氧化还原偶联物，以开发用于SIB的高性能NASICON正极。

图3 动力学研究

A Multielectron-Reaction and Low-Strain Na3.5Fe0.5VCr0.5(PO4)3 Cathode for Na-Ion Batteries. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c0118