钠离子电池含氟钒基磷酸盐正极研究进展OA

推动钠离子电池(SIBs)产业化应用的核心在于开发兼具高性能与低成本的电极材料。正极作为成本与性能的关键决定因素,受到了研究者的广泛关注。其中,NASICON型钒基磷酸盐正极材料因其卓越的结构稳定性、快速的离子传导特性及适中的工作电压等综合优势,被视为最具应用潜力的正极体系之一,但是这类材料存在电子导电性差及成本偏高等问题。改善电子导电性的方法通常以包覆导电碳为主;降低成本主要有以下几个方法:一是基于材料的分子设计,引入价格低廉的过渡金属离子掺杂,取代昂贵的V元素,从而降低材料物料清单(bill of materials,BOM)成本;二是提升该类材料的放电容量和工作电压,变相削弱较高的BOM成本带来的负面影响;其次就是改进材料的制备工艺,降低能耗,使得制备工艺简单化、绿色化。此外,引入电负性较强的氟元素(F),可有效提高平均工作电压,从而提升电池的能量密度。本文重点围绕具有高能量密度的含F钒基磷酸盐正极——Na_(3)(VPO_(4))_(2)F_(3)(NVPF)、Na_(3)(VOPO_(4))_(2)F(NVOPF)(两者理论能量密度约470 Wh/kg)以及NaVPO_(4)F(KTP-NVPF)(理论能量密度约550 Wh/kg),全面阐述其晶体结构储钠机制、可控制备方法,以及改性优化手段,通过对材料结构-合成-性能之间构效关系的总结,为面向规模储能领域的钠离子电池高能量密度聚阴离子正极材料的开发与工程化提供实践指导。