温州大学侴术雷&李林等:全气候长寿命钠离子电池用多孔Na4Fe3(PO4)2(P2O7)/C复合材料

文摘   科学   2024-08-29 15:11   北京  

Na4Fe3(PO4)2(P2O7)NFPP具有成本低、晶体结构稳定等优点,因而被认为是极具潜力的钠离子电池正极材料。然而,低的本征电导率致使其电化学性能较差

近日,温州大学侴术雷教授和李林教授等人Science China Materials发表研究论文,采用简便的自组装策略合成了具有多孔结构的NFPP/C复合材料(p-NFPP,实现了可在宽温度范围内稳定工作的钠离子电池

本文要点

1) p-NFPP发达的孔隙结构可在充放电过程中有效减少离子扩散路径,加速电解液浸润,并适应体积膨胀。此外,原位X射线衍射表明p-NFPP具有优异的结构稳定性。
2) p-NFPP展现出高的可逆容量(104.8 mAh g−1、良好的倍率性能10 A g−1时为75.0 mAh g−1和出色的循环稳定性(2000次循环后仍能保持85.1 mAh g−1的可逆容量更重要的是,p-NFPP可在55−10°C的宽温度范围内稳定工作。
这项工作证明形态工程是提高电极材料全气候钠存储性能的有力策略。
Figure 1. (a) Schematic illustration for the synthesis process of p-NFPP. (b) Rietveld structural refinement of the XRD pattern for p-NFPP. (c) XPS spectra of Fe 2p for the p-NFPP. (d) Raman spectra of the p-NFPP. (e) Thermogravimetric diagram of p-NFPP. (f) Nitrogen adsorption/desorption isotherms curves of p-NFPP.
Figure 2. (a, b) SEM images of p-NFPP. (c) AC-TEM image of p-NFPP. (d) SAED pattern of p-NFPP. (e) EDS elemental mapping images of p-NFPP.
Figure 3. (a) Cyclic voltammogram curves of p-NFPP and b-NFPP. (b) The selected charge-discharge profiles at 0.05 A g−1. (c) Rate performance of p-NFPP and b-NFPP. (d) Comparison of capacity retention and overpotential of p-NFPP and b-NFPP. (e) The cycling performances of p-NFPP and b-NFPP at 2 A g−1.
Figure 4. (a) The performances of p-NFPP and b-NFPP at the temperature of 55 to −10°C. (b) The charge-discharge profiles at 0.1 A g−1. (c) Comparison of capacity retention and overpotential of p-NFPP and b-NFPP at the temperature of 55°C. (d) Cycle performances at the temperature of 55°C. (c) Comparison of capacity retention and overpotential of p-NFPP and b-NFPP at the temperature of −10°C. (f) Cycle performances at the temperature of −10°C.

文章信息




Xiaoyan Shi, Zhiqiang Hao, Wenqing Zhu, Xunzhu Zhou, Xiaomin Chen, Chenchen Wang, Lin Li, A. Robert Armstrong, Shu-Lei ChouNa4Fe3(PO4)2(P2O7)/C composite with porous structure enabling all-climate and long-life sodium-ion batteries. Sci. China Mater. (2024).

https://doi.org/10.1007/s40843-024-3082-x


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