在探索低成本、大规模、高效的能源存储系统的旅程中，由于钠资源丰富且电化学机制与当前主流的锂离子电池相似，钠离子电池（SIBs）受到了广泛关注。然而，较大的钠离子半径引发了一系列的挑战，例如离子迁移困难、氧化还原反应动力学较差、工作电压低和使用寿命短。因此，迫切需要开发和优化合适的正极材料。迄今为止，已经开发出许多正极材料，其中具有刚性三维聚阴离子过渡金属钒基磷酸盐骨架的材料因其在循环过程中的高热和结构稳定性而被认为是最佳选择之一。其中，Na3V2(PO4)3 (NVP)是SIBs中最广泛使用的材料，但由于其巨大的阴离子群导致的理论容量低，限制了其应用，因此迫切需要其他化合物来扩展其普遍性。氟磷酸盐Na3V2(PO4)2O2F (NVPOF)是另一种典型的聚阴离子化合物，由三维过渡金属磷酸盐骨架组成，理论上可以获得更高的容量约130 mAh g−1，因为部分PO43−被更轻的氟化物和氧离子取代，这使得NVPOF作为SIBs正极材料更加乐观。NVPOF的层状骨架在a-b平面上通常由VO5F八面体连接，PO4四面体交替共享角氧，层间空间的共享原子F作为c方向的支柱。此外，得益于F−的高电负性引起的诱导效应和基于V4+/V5+的氧化还原反应，NVPOF的工作电压可以达到约3.8 V，从而实现超过500 Wh kg−1的高比能量密度。其柱状2D结构和可调的过渡金属中心/配位意味着NVPOF可以通过合理调整元素比例进行设计，这一点受到了广泛关注。然而，由于过渡金属中心在Na+（脱）插层过程中的氧化还原和相变，以及由于过渡金属八面体和阴离子四面体的交替连接引起的低固有导电性，NVPOF的高倍率性能仍然受到限制，且循环过程中的结构稳定性不佳。通常，包括碳涂层、过渡金属掺杂和纳米化在内的多种策略被广泛建立，以解决NVPOF本身的问题，提高电子导电性和氧化还原中心的动力学性能，以实现高效且稳定的钠存储。然而，碳涂层需要严格控制碳组分的含量，因为过多的碳含量会降低材料的填充密度，导致能量密度下降。至于掺杂策略，单一元素的掺杂效果有限，过度掺杂会导致晶格畸变，破坏材料本身的稳定结构，导致不可逆的相变和初始充放电阶段的容量损失。因此，需要一种先进的NVPOF材料制备概念，以更有效地解决上述问题。
近年来，受到金属合金中熵稳定概念的启发，高熵（HE）掺杂方法已被扩展到各种功能/结构材料中，并被证实对基体的结构稳定性有益，这归功于确立的“熵稳定”效应。HE组分的增加可以导致多种可能的相互作用组合，这些是传统材料无法实现的多元素金属系统，只能通过一个或几个主导元素来实现，从而稳定晶体结构并确保材料的稳定输出电压。此外，HE掺杂可以重新分配电荷，并进一步改变费米能级附近的电子状态，从而加速电子导电性，弥补了导电碳的缺失。此外，HE替代策略补偿了由固定晶格决定的活性过渡金属中心的电压可调性不足。即使对于HE掺杂，适当的掺杂含量仍然必须认真对待。在研究人员之前的工作中，发现小量的Cr掺杂（x = 0.06）是提高Na3V2-xCrx(PO4)3@C (0 ≤ x ≤ 0.1)在钠存储方面的综合电化学行为的有效方法，无论是在结构稳定性还是倍率性能方面，这得益于“四两拨千斤”的显著效应。除了HE掺杂外，活性材料的纳米尺寸也是一个值得关注的点，它可以最小化离子扩散距离，提高电子导电性，并增加电活性位点，同时实现高效的钠存储。
近日，济南大学原长洲、侯林瑞、梁龙伟、纪维霄团队提出了一种通过晶格铌掺杂来实现高性能钠离子电池Na3V2(PO4)2O2F正极材料的策略。他们通过溶剂热法结合后续热处理制备了不同Nb掺杂量的Na3V2-xNbx(PO4)2O2F/rGO复合正极材料（x = 0，0.05，0.1）。研究发现，晶格V位高价Nb5+元素掺杂能够产生V4+/V3+混合价，降低电子跃迁禁带宽度，提高材料的本征电子电导率。同时，扩展的晶格空间有利于Na+迁移。此外，惰性的Nb5+离子能够起到“支柱”作用，稳定脱嵌钠过程中材料晶体结构，提高材料循环稳定性。所制备的Na3V1.95Nb0.05(PO4)2O2F/rGO正极材料展现出优异的倍率性能和良好的长循环稳定性。
该成果以“Insights into Tiny High-Entropy Doping Promising Efficient Sodium Storage of Na3V2(PO4)2O2F toward Sodium-Ion Batteries”为题发表在“Advanced Energy Materials”期刊，第一作者是Su Guoshuai、Wang Yongjia。
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