具有超離子導體結(jié)構(gòu)的磷酸鹽材料是最具應用潛力的鈉離子電池正極材料之一。然而磷酸鹽正極材料由于氧化還原電對活化程度低、電子電導率較差而導致材料中整體容量不高。最近， 中南大學Yanqing Lai和Zhian Zhang, 南京航空航天大學Zhenming Xu以及倫敦大學學院Guanjie He等 報道了還原氧化石墨烯支撐的NASICON型正極材料可以實現(xiàn)高達50C的高倍率充放電。

文章要點

1） 研究人員借助簡單的溶膠凝膠法制備了還原氧化石墨烯支撐的NASICON型Na ₃ Cr _0.5 V _1.5 (PO ₄ ) ₃ 正極材料（VC/C-G），該材料具有快速且高比能的儲鈉能力。在0.2C的較低倍率下，VC/G-C正極能夠?qū)崿F(xiàn)高達176mAh/g的可逆比容量，對應著470Wh/kg的能量密度。如此高的比容量說明V ²⁺ /V ³⁺ 、V ³⁺ /V ⁴⁺ 、V ⁴⁺ /V ⁵⁺ 這三組氧化還原電對都得到了活化，實現(xiàn)了三電子氧化還原反應。

2） 值得注意的是，該材料在11min的短時充電中就可以達到80% SOC。研究人員借助恒電流間歇滴定技術(shù)、循環(huán)伏安技術(shù)以及贗電容計算等揭示了其快充機制。密度泛函理論（DFT）計算表明該材料的能隙僅為1.41 eV，鈉離子擴散能壘低至0.194 eV，這解釋了通過部分引入Cr激活的多電子反應

參考文獻

Wei Zhang et al, Rationally Designed Sodium Chromium Vanadium Phosphate Cathodes with Multi-Electron Reaction for Fast-Charging Sodium-Ion Batteries, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202201065

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202201065?af=R

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