​武大曹余良Nano Energy：循环10000次、倍率100 C的钠离子电池正极！

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​武大曹余良Nano Energy：循环10000次、倍率100 C的钠离子电池正极！
Na4Fe3(PO4)2(P2O7)(NFPP)作为一种典型的钠离子电池正极材料，以其低成本、无毒、适宜的工作电压和理论容量等优点，具有广阔的应用前景。然而，在所有合成方法中产生的不可避免的NaFePO4杂质导致其较差的电子和离子导电性，限制了NFPP的容量利用率。
武汉大学曹余良等报道了一种新型纯相Na4Fe2.91(PO4)2(P2O7)正极材料，该材料仅通过在晶格中引入少量 Fe 缺陷来制备。
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图1 材料表征
这里使用简便的喷雾干燥方法成功合成了一系列具有不同Fe缺陷含量的 NFPPx样品。材料合成中局部Fe浓度的降低可以大大抑制NaFePO4杂质的产生，同时也形成具有3%Fe缺陷的纯相Na4Fe2.91(PO4)2(P2O7)。
DFT 计算表明 Na4Fe2.91(PO4)2(P2O7)材料中的Fe缺陷会导致化学键的扭曲并影响附近原子的电子云分布，从而导致较低的带隙和迁移能垒，进而获得更高的电子和 Na+离子电导率。
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图2 NFPPx样品的电化学性能
因此，纯相 Na4Fe2.91(PO4)2(P2O7)正极表现出高放电容量（0.2 C时为110.9 mAh g-1）、优异的倍率性能（100 C时为52 mAh g-1）和超过10,000次的出色长循环稳定性。
此外，由Na4Fe2.91(PO4)2(P2O7)正极和硬碳负极组装而成的软包电池在1,000次循环中显示出87.4%的高容量保持率。这些结果表明，简单的缺陷调节策略可用于合成用于低成本钠离子电池的高质量纯相Na4Fe2.91(PO4)2(P2O7)材料。
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图3 软包电池性能
A Novel Fe-defect Induced Pure-phase Na4Fe2.91(PO4)2P2O7 Cathode Material with High Capacity and Ultra-long Lifetime for Low-cost Sodium-ion Batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106680

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