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鈉離子電池（SIBs）因其豐富且低成本的鈉資源而成為儲能系統(tǒng)中很有前景的候選者。聚陰離子硫酸鹽材料（PSMs）因具有骨架穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)可調(diào)、操作安全以及SO₄^2-的高電負(fù)性等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是最有前途的高能正極，基于硫酸鹽的正極在不久的將來具有商業(yè)化的潛力，而對PSM的評述很少。

在此，溫州大學(xué)侴術(shù)雷教授聯(lián)合上海大學(xué)喬蕓教授、李麗副教授等人關(guān)注SIBs中PSMs的最新研究進(jìn)展，包括材料合成和儲鈉機(jī)制，并指出設(shè)計(jì)高倍率和長循環(huán)電極材料的策略對于增強(qiáng)SIB中PSM的本征離子擴(kuò)散動力學(xué)和電子電導(dǎo)率非常必要。

作者介紹了幾種代表性的用于SIB的PSM，包括鐵基、錳基、銅基及其他聚陰離子硫酸鹽。此外，還總結(jié)了PSM的缺陷以及提高其在容量、循環(huán)性能和倍率性能方面的策略，如宏觀層面的表面改性、微觀層面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、微觀層面的元素替換等，并討論了組裝全電池的注意事項(xiàng)。

圖1. PSMs的結(jié)構(gòu)和儲鈉機(jī)制

最后，作者總結(jié)了PSM面臨的主要挑戰(zhàn)和相應(yīng)的機(jī)遇。對于鐵基硫酸鹽，由于Fe²⁺容易氧化，所以很難獲得純Fe基PSM，需要繼續(xù)進(jìn)一步的研究，例如涂層。對于V/Co基PSM，后續(xù)的研究可能致力于引入廉價金屬（如Cu、Mn）來替代V/Co以降低成本并提高電化學(xué)活性。

此外，很有必要探索低成本制備方法促進(jìn)PSM的實(shí)用化發(fā)展，如低溫溶劑熱法、溶劑熱球磨法、室溫合成法等，以最大限度地提高能量密度。其次，通過結(jié)合先進(jìn)的表征工具和理論計(jì)算揭示SIBs硫酸鹽材料的嵌入/脫嵌機(jī)制，從而為實(shí)際SIBs中使用的PSM提供更好的指導(dǎo)。

圖2. 典型聚陰離子材料的儲鈉性能

Low-Cost Polyanion-Type Sulfate Cathode for Sodium-Ion Battery, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.20210175

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侴術(shù)雷/喬蕓/李麗AEM：用于鈉離子電池的低成本聚陰離子型硫酸鹽正極

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