科学家在高性能钠离子电池正极材料研发方面取得新进展

来源:环球网2026年01月14日 10:02

近期,据中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所官方消息,其赵邦传研究员团队在钠离子电池正极材料研发中取得重要进展。团队通过采用“键结构调控+界面修饰”的多尺度“内外兼修”协同改性策略,实现了磷酸钒锰钠(Na4MnV(PO4)3,NMVP)正极材料中钠离子的快速传输和优异循环稳定性。相关研究成果发表在Advanced Functional Material上。

在聚阴离子型钠离子电池正极材料中,NASICON型磷酸钒锰钠因具有三维开放框架、高工作电压及良好的结构稳定性,是一种前景广阔的钠电正极材料。然而,其本征电子电导率较低,且充放电过程中Mn3+离子易引发Jahn-Teller(J-T)畸变,共同制约了其离子扩散效率与循环稳定性,限制了其实际应用。

为解决上述问题,研究团队提出了一种体相与表面协同强化的改性思路:在体相钒位点引入高价态、小半径的Mo6+离子,通过优化Mn的局部配位环境增强Mn-O键强度、有效抑制J-T畸变,同时缩小带隙以提升材料的电子导电性;在表面构建均匀的Al2O3包覆层,既能稳定电极/电解质界面、抑制Mn溶出,又能促进钠离子界面传输。这种多尺度(从原子尺度至微米尺度)“内外兼修”的协同改性策略,系统优化了材料的电化学行为,显著改善了材料的电化学性能。测试结果表明,改性后的Na3.91MnV0.97Mo0.03(PO4)3@Al2O3(NMVMP@Al2O3)在0.1 C倍率下,初始放电容量可达99.3 mAhg-1,即使在10 C的高倍率下循环3000次后,容量保持率仍高达84.5%,远超未改性材料及其它已报道的NASICON型正极材料。进一步分析证实,改性后材料在充放电过程中的体积变化仅为3.66%,展现出极高的结构可逆性和稳定性。

【责任编辑:王弘晢】

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