近年来,混合聚阴离子型材料凭借其高价氧化还原特性、优异的结构稳定性和良好的安全性等优势而被视为新一代钠离子电池正极材料的有力竞争者。尽管该领域的研究已经取得了一定进展,但是有关材料设计和相关电化学原理的研究仍然十分缺乏。最近,中南大学张治安教授、赖延清教授以及西安交通大学Ming Xu等开发了一种无机-有机阴离子耦合的Na2(VO)2(HPO4)2(C2O4)聚阴离子化合物,该化合物表现出独特的层状结构并能够实现优异的储钠性能。
本文要点
1) 研究人员发现高价态的V4+/V5+氧化还原中心可以通过将(C2O4)2-阴离子偶联到(HPO4)2-阴离子的亚晶格结构中实现。为了实现该目标,研究人员利用低温水热手段制备了Na2(VO)2(HPO4)2(C2O4)聚阴离子化合物。 X射线衍射、拉曼光谱和高分辨透射显微镜表明该材料具有独特的层状结构且在电化学脱嵌钠的过程中的体积变化仅有1.36%。
2) 研究人员借助DFT理论计算和恒电流间歇滴定(GITT)的手段发现该混合聚阴离子型材料的高度脱嵌钠可逆性和稳定的晶体结构与无机-有机阴离子偶联及其诱导形成的窄带隙和二维钠离子扩散通道的低势垒相关。
参考文献
Huangxu Li et al, Organic/Inorganic Anions Coupling Enabled Reversible High-Valent Redox in Vanadium-based Polyanionic Compound, Energy Storage Materials, 2022
DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.044
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829722001209?dgcid=rss_sd_all#!