为了实现钠离子电池（SIBs）的竞争力性能，仍然需要进行大量的研究，在全面理解所涉及的钠存储机制的基础上，以开发更稳定和更高能量的电极，特别是正极材料。迄今为止，人们已经研究了各种类型的正极，包括层状过渡金属氧化钠，聚阴离子和碱金属六氰酸盐。其中，聚阴离子材料被认为是近年来最重要的候选材料之一，具有广泛的实际应用研究。具有钠超导体(NASICON)结构的过渡金属磷酸盐在聚阴离子家族中起着决定性的作用，其具有坚固的三维(3D)框架，在循环过程中体积变化小，可逆容量大。

近日，高丽大学Yong-Mook Kang报道了全面系统地研究了在NASICON型正极中掺Cr如何充分激活V在非水电解液中的三电子反应。

文章要点

1）在微米/纳米颗粒表面均匀涂覆一层碳层，可以在不同的电流密度下实现快速稳定的电化学性能。在4.2−1.0 V的宽电压窗口内，与原始电极相比，1 C倍率下的总能量密度得到了显著提高。

2）通过采用先进的表征技术，研究人员确定了在储钠过程中发生了独特的固溶体反应，这可以使钠的扩散过程更加顺畅。此外，这一发现也得到了从头算的验证。Cr作为NASICON结构中电化学不活跃的掺杂剂，有助于减小禁带宽度，而Cr在其3d轨道上的未配对电子是成功触发V⁴⁺/V⁵⁺氧化还原对的高电压反应的关键。

这项研究为高性能SIBs的发展提供了前所未有的洞察力。此外，这种不活跃的掺杂策略也可以应用于其他类型的材料，以激活潜在的更高能量密度。

参考文献

Mingzhe Chen, et al, Activating a Multielectron Reaction of NASICON-Structured Cathodes toward High Energy Density for Sodium-Ion Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c06727

https://doi.org/10.1021/jacs.1c06727