鈉離子導(dǎo)體（NASICON）型磷酸鹽因其三維開放框架有利于Na⁺擴(kuò)散而作為鈉離子電池（SIBs）正極引起了廣泛關(guān)注，但其能量密度一般，并且容量衰減較快。

圖1 材料表征

北京科技大學(xué)劉永暢等精心設(shè)計(jì)了一種多電子反應(yīng)和低應(yīng)變的Na_3.5Fe_0.5VCr_0.5(PO₄)₃/C正極材料。得益于釩的多電子氧化還原化學(xué)、鐵的低應(yīng)力反應(yīng)和鉻的高電位氧化還原，三元NFVCP/C正極產(chǎn)生了509.4 Wh kg^-1的驚人能量密度。

各氧化還原對(duì)（Fe²⁺/ Fe³⁺、V³⁺/V⁴⁺/V⁵⁺和Cr³⁺/Cr⁴⁺）反應(yīng)電位的偏差可有效緩解晶格應(yīng)變的積累，并確保在多電子（2.61個(gè)電子）轉(zhuǎn)移過程中電池體積僅發(fā)生3.87%的微小變化，這一點(diǎn)得到了原位XRD、原位XPS和EELS的驗(yàn)證。

圖2 電化學(xué)性能研究

因此，該電池具有卓越的循環(huán)耐久性，2000次循環(huán)后容量保持率達(dá)到95.1%。此外，系統(tǒng)的電化學(xué)測(cè)試、ss-NMR分析和DFT計(jì)算證實(shí)了NFVCP/C的快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及通常認(rèn)為的非活性Na1離子的異常釋放/吸收。NFVCP/C正極的巨大實(shí)用性也在全電池測(cè)試中進(jìn)行驗(yàn)證，其顯示出318.2 Wh kg^-1的顯著能量密度和可觀的低溫耐受性（從 30℃到-20℃，容量保持率為77.2%）。

總體而言，這項(xiàng)工作提出了一種新策略，即巧妙地結(jié)合具有不同功能的氧化還原偶聯(lián)物，以開發(fā)用于SIB的高性能NASICON正極。

圖3 動(dòng)力學(xué)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