錳基鈉超離子導(dǎo)體(NASICON)型材料因其環(huán)境友好性和成本效益而成為鈉離子電池(SIB)中前景廣闊的正極材料。然而,由于錳的內(nèi)在動(dòng)力學(xué)限制和負(fù)結(jié)構(gòu)退化,錳基材料的循環(huán)性能不佳,這阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。圖1 材料表征中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所劉宇、楊程等首次提出了一種新型三元NASICON型Na4-xMnTixCr1-x(PO4)3 (0≤x≤1)。與傳統(tǒng)的元素?fù)诫s策略不同,Ti4+的半徑非常接近Cr3+,因此無論Ti/Cr的比例如何,三元正極都能形成完美的NASICON結(jié)構(gòu)。研究顯示,最佳的電化學(xué)性能成分為Na3.5MnTi0.5Cr0.5(PO4)3。由于強(qiáng)大的扎釘效應(yīng)和改進(jìn)的電子結(jié)構(gòu),NMTCP-50在2 A g-1條件下循環(huán)5000次后仍能保持約75%的循環(huán)壽命。此外,異價(jià)取代增加了Na+空位的數(shù)量,從而促進(jìn)了Na+的擴(kuò)散。圖2 NMTCP-50的電化學(xué)性能三元協(xié)同效應(yīng)還改變了NMTCP-50的能帶結(jié)構(gòu)。因此,NMTCP-50在2 A g-1的條件下顯示出81 mAh g-1的優(yōu)異倍率性能。為了證明這一概念,這項(xiàng)工作組裝了一個(gè)高性能NMTCP-50//HC全電池,它在20 mA g-1電流條件下的比容量高達(dá) 138.3 mAh g-1??傮w而言,這項(xiàng)工作推動(dòng)了高能量密度、長循環(huán)壽命和低成本SIB的發(fā)展。圖3 NMTCP-50的鈉離子儲(chǔ)存機(jī)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