江蘇大學顏曉紅教授、張曉禹教授團隊通過兩步固相法合成鈦摻雜氟磷酸釩鈦鈉（Na2VTi(PO4)2F3）正極材料，成功抑制了氟磷酸釩鈉正極材料在高壓下的不可逆相變的問題。
NASICON型聚陰離子類化合物由于其良好的倍率性能和較高的工作電壓，被認為是一種有潛在應用價值的鈉離子電池正極材料。而氟磷酸釩鈉（Na2VTi(PO4)2F3）由于其較高的理論比容量（128 mAh g-1）以及良好的循環(huán)性能廣受關注。實驗發(fā)現(xiàn)，在正常的電壓區(qū)間下工作時，氟磷酸釩鈉中僅有兩個鈉離子可參與電化學反應，如何將全部鈉離子也利用起來從而提高可逆容量也是目前面臨的一個問題。Tarascon等人將氟磷酸釩鈉充電至4.8 V后激活了材料中的第三個鈉離子，但隨之而來的是晶體結構的坍塌以及不可逆相變的產(chǎn)生，如何抑制材料在高壓下的不可逆相變也成為了一個新的難題。 有鑒于此，江蘇大學材料科學與工程學院張曉禹教授等人通過兩步固相法合成了鈦摻雜的氟磷酸釩鈦鈉（Na2VTi(PO4)2F3），成功的抑制了材料在高壓下的不可逆相變的產(chǎn)生。實驗結果顯示，氟磷酸釩鈦鈉在過度充電后（約4.9 V），在正常的工作電壓區(qū)間內(nèi)依舊能夠保持其特征電化學曲線，其相變過程依舊可逆。電荷補償機制研究表明，氟磷酸釩鈦鈉能夠可逆的充放兩個鈉離子，伴隨著釩從三價到五價的可逆變價。原位XRD的實驗結果也可證實該材料在過度充電后的循環(huán)過程中相結構在Amam和Cmc21空間群之間進行可逆的轉變，并不會演變成I4/mmm結構引起結構不可逆的相變。該研究為穩(wěn)定高電壓范圍內(nèi)的聚陰離子化合物的晶體結構電化學性能提供了一個新的策略，同時也實現(xiàn)了聚陰離子化合物中鈉離子的有效利用，有助于鈉離子電池正極材料的設計與開發(fā)。 論文信息 Titanium doping induced the suppression of irreversible phase transformation at high voltage for V-based Phosphate Cathodes of Na-ion Batteries Shuai Tong, Hui Pan, Hang Liu, Xiaoyu zhang, Xiangyu Liu, Min Jia, Yahao Kang, Yong Yuan, Xinyi Du, Xiaohong Yan 文章第一作者為通帥 ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202300244
