​胡勇胜/张联齐/容晓晖ACS Energy Letters：原位塑性晶体涂层正极于高性能钠离子电池

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​胡勇胜/张联齐/容晓晖ACS Energy Letters：原位塑性晶体涂层正极于高性能钠离子电池
正极材料是钠离子电池的关键，同时由于结构和界面的不稳定性而面临挑战。
​胡勇胜/张联齐/容晓晖ACS Energy Letters：原位塑性晶体涂层正极于高性能钠离子电池
在此，天津理工大学张联齐团队&中国科学院物理研究所胡勇胜团队&中国科学院大学容晓晖团队等人通过简单的一步方法在O3-NaNi0.4Fe0.2Mn0.4O2正极上实现原位塑性晶体Na3–3xAlxPO4涂层和本体Al掺杂。Na3–3xAlxPO4由于其独特的“桨轮”机制而表现出高离子传输性能。
原位形成的Na3–3xAlxPO4可消耗残余的碱化合物，并诱导形成缺钠相，从而增强Na+转运动力学。此外，在本体中形成的强Al–O键进一步增强了晶体结构的稳定性。
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图1. 具有界面结构的1mol%NAP@NFM424的制备流程
具体而言，在NFM424正极材料上同时进行了塑性晶体Na3-3xAlxPO4涂层和Al掺杂的改性，建立了坚固的表面和体部结构，通过这种新颖、简单、有效的方法提高了电化学性能。涂有Na3-3xAlxPO4层的颗粒表面作为屏障可抑制寄生反应，而体相的Al掺杂则可提高结构的稳定性。
在改性过程中，Na3-3xAlxPO4与NFM424表面的残留钠发生反应，从而减少了残留钠的不利影响。同时，Na3-3xAlxPO4作为快速Na离子的优良导体为钠离子的扩散提供路径，大大改善了倍率性能。
最重要的是，1mol%NAP@NFM424正极表现出良好的循环稳定性，在2.0-4.0V的电压范围内，经过200次循环后容量保持率为80%。与NFM424正极相比，1mol%NAP@NFM424正极在全电池中表现出优越性和实际可接受性。
因此，该工作为制备高性能的NIB正极材料提供了思路。尽管1mol%NAP@NFM424正极在NIBs中的实际应用还需进一步改善，但本工作的方法有助于开发高性能的NIBs正极材料。
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图2. NFM424和1 mol % NAP@NFM424的电化学性能
In Situ Plastic-Crystal-Coated Cathode toward High-Performance Na-Ion Batteries ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00009

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