Na4Fe3(PO4)2(P2O7)(NFPP)作为典型的钠离子电池正极材料,因其价格低廉、无毒、工作电压和理论容量合适,具有广阔的应用前景。然而,由于在各种合成方法中都会产生不可去除的NaFePO4杂质,其较差的电子和离子导电性限制了NFPP的容量利用。
基于此,武汉大学曹余良教授报道了首次通过Fe缺陷调节法制备的纯相Na4Fe2.91(PO4)2P2O7,并研究了Fe缺陷对NFPP的相纯度、晶体结构和电化学性能的影响。
文章要点
1)结果表明,当Fe含量为3%时,Na4Fe2.91(PO4)2P2O7为纯相,表现出最佳的电化学性能:最高的可逆放电容量(0.2 C时为110.9 mAh g-1)和最佳的倍率性能(100 C时为52 mAh g-1)。
2)密度泛函理论(DFT)计算和结构修正表明,Fe2位点的Fe缺陷可以降低Na4Fe2.91(PO4)2P2O7的禁带宽度和离子迁移能垒,从而显著提高Na+离子和电子的电导率。
缺陷调节策略可以进一步推广到其他材料体系,以提高其物相纯度和电化学性能,从而为发现新材料和特殊性能打开了一扇窗。
参考文献
Along Zhao, Tianci Yuan, Peng Li, Changyu Liu, Hengjiang Cong, Xiangjun Pu, Zhongxue Chen, Xiping Ai, Hanxi Yang and Yuliang Cao, A Novel Fe-defect Induced Pure-phase Na4Fe2.91(PO4)2P2O7 Cathode Material with High Capacity and Ultra-long Lifetime for Low-cost Sodium-ion Batteries, Nano Energy, (2021)
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106680
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106680