聚阴离子过渡金属聚磷酸盐（TMPO）型Na₃V₂(PO₄)₂O₂F（NVPO₂F）具有容量大、结构稳定等优点，有望成为大型钠离子电池（SIBs）的正极材料。然而，过渡金属的氧化还原和相变以及Na⁺的(脱)插层导致其动力学缓慢，倍率性能较差。

基于此，西北工业大学杜乘风，余泓，东北师范大学吴兴隆教授报道了首次采用简单的化学气相置换（CVR）法制备了掺Cl的NVPO₂F纳米颗粒（NPs）。

文章要点

1）结合密度泛函理论（DFT）计算，研究人员验证了在悬垂的O^2-配位位上Cl^-掺杂对NVPO₂F电子结构调节的详细机理，这改变了悬挂的阴离子和V中心的电子分布。

2）当NVPO_2-xCl_xF NPs用作SIBs的正极材料时，表现出优化的Na⁺提取/插入氧化还原行为和增强的Na⁺扩散速率。原位X射线衍射测试结果显示，NVPO_2−xCl_xF的Na⁺提取/插入过程是高度可逆的，并伴随着三相之间的转变，进一步阐明了NVPO_2−xCl_xF的储钠行为。

3）值得注意的是，NVPO_2−xCl_xF NPs的高倍率性能得到了显著的提高，在30 C下的容量高达63 mAh g⁻¹，在10 C下的循环性能超过1000次，这一点令人印象深刻。此外，通过与3DC@Se负极（3D多孔碳和Se的复合材料）的组合，研究人员评估了NVPO_2−xCl_xF //3DC@Se全电池的性能，其表现出优异的倍率性能（314 Wh kg⁻¹，5850 W kg⁻¹）和循环性能。

这项研究展示了一种全新的策略来制备高性能SIB的先进正极材料。

参考文献

Jinjin Wang, et al, Localized Electron Density Redistribution in Fluorophosphate Cathode: Dangling Anion Regulation and Enhanced Na-Ion Diffusivity for Sodium-Ion Batteries, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202109694

https://doi.org/10.1002/adfm.202109694