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1研究背景
随着全球对可持续能源存储解决方案的需求日益增长，钠离子电池（NIBs）因其资源丰富、成本低廉而成为锂离子电池的有力竞争者。然而，钠离子电池的性能受限于其正极材料的选择。传统的Na3V2(PO4)3正极材料在钠离子的脱嵌过程中存在效率低下和电压平台低的问题。全球的研究团队一直在探索新的材料，以提高钠离子电池的能量密度和循环稳定性。在这样的背景下，一项关于NaxV2(PO4)3（1.5 ≤ x ≤ 2.5）的研究为钠离子电池的发展带来了新的希望。
2成果简介
在这项研究中，研究人员报道了一种新型的单相NaxV2(PO4)3（1.5 ≤ x ≤ 2.5）正极材料，该材料通过直接合成路线获得，具有异常的单相Na+提取/插入机制，能够在Na+提取/插入过程中实现连续的电压变化。与传统的Na3V2(PO4)3相比，这种新型材料在Na+脱嵌过程中显示出更高的平均工作电压（约3.70 V vs. Na+/Na），相较于传统材料的3.37 V，这显著提高了理论能量密度，从396.3 Wh kg–1提升至458.1 Wh kg–1。此外，通过电化学和化学Na+脱嵌，实现了完整的Na离子提取，进一步提升了能量密度。3图文导读
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图1 展示了通过温度控制的X射线衍射（SXRD）模式，观察到1:1 Na3V2(PO4)3/Na1V2(PO4)3混合物在加热至500°C并冷却至35°C过程中的相变，形成了单一相的Na2V2(PO4)3。![]()
图2 比较了电化学观察到的Na2V2(PO4)3（P21/c）和化学制备的Na2V2(PO4)3（R-3c）的结构变化，展示了V2(PO4)3灯笼单元中相邻Na+离子的Wyckoff位置。![]()
图3 展示了c-Na2V2(PO4)3的电化学性能，包括充放电曲线、dQ/dV曲线、放电容量和库仑效率、GITT曲线以及不同C率下的倍率性能。![]()
图4 展示了在1.3-3.0 V和2.5-4.4 V电压窗口下，c-Na2V2(PO4)3作为正极在半电池中充放电循环过程中的原位XRD测量结果。![]()
图5 展示了在4.4 V充电状态下从Na2V2(PO4)3电极得到的NaxV2(PO4)3（x接近0）的XRD模式，以及化学脱钠处理后的结果。 4小结
这项研究不仅开发了一种新型的NaxV2(PO4)3正极材料，而且通过实验和理论计算相结合的方法，深入理解了材料在Na+脱嵌过程中的结构变化和电化学性能。新型材料的发现，不仅提高了钠离子电池的工作电压和能量密度，而且通过完全的Na+提取，实现了更高的能量利用率。这些发现为钠离子电池的商业化和大规模应用铺平了道路，有望在未来的能源存储领域发挥重要作用。研究人员的这一成果，不仅在学术上具有重要意义，也为钠离子电池技术的进一步发展提供了新的方向。文献：
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2024.111458推荐阅读：
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