钛基聚阴离子由于其优异的结构稳定性和热安全性而被广泛研究用于钠离子电池。然而，其低工作效率阻碍了进一步的应用。近日，伍仑贡大学窦士学，侴术雷和澳门大学Tang Yuxin等人首次结合实验和第一性原理计算，报道了一种阳离子/阴离子双重掺杂的Na₃Ti_0.5V_0.5(PO₃)₃N材料，可以提高Ti³⁺/Ti⁴⁺的氧化还原对电势。

文章要点：

1）采用传统固态方法，在氨气氛下，经过750 ℃退火后，制备出Na₃Ti_0.5V_0.5(PO₃)₃N材料。

2）由于N在其不寻常的立方对称性中的强感应作用，Na₃Ti_0.5V_0.5(PO₃)₃N（NTVN）具有两个独特的高氧化还原电势，分别为3.8 V和3.3 V。更重要的是，这种材料在循环过程中仅经历很小的体积变化（约占体积的0.73％），从而导致其几乎为零的应变特性，这对于电极材料保持循环稳定性（在3000次循环后为86.3％）非常重要。

3）Na₃Ti_0.5V_0.5(PO₃)₃N具有优异的高倍率容量（59.5 mAh g-1，20 C）以及高钠扩散系数（10^-13至10^{- 11}cm² s^-1）的电化学性能。

4）第一性原理计算揭示了Na₃Ti_0.5V_0.5(PO₃)₃N材料的固有稳定性，并得到其3D钠扩散途径和相应的低能垒。

5）具有出色的循环稳定性的Na₃Ti_0.5V_0.5(PO₃)₃N材料有望成为SIB的新正极候选材料。

Chen, M., et al, Strategy of Cation and Anion Dual Doping for Potential Elevating of Titanium Redox for High‐Power Sodium‐Ion Batteries. Angew. Chem. Int. Ed.., 2020

DOI：10.1002/anie.202003275

https://doi.org/10.1002/anie.202003275