揭示钠离子电池正极材料Na6-2xFex(SO4)3(1.5≤x≤2.0)的结构及电化学性质(英文)

作者：赵阿龙; 汲方杰; 刘长禹; 张世豪; 陈柯安; 冯祥明; 陈卫华; 钟发平^*; 艾新平; 杨汉西; 方永进^*; 曹余良^*

来源：Science Bulletin, 2023, 68(17): 1894-1903.

铁基硫酸盐聚阴离子材料因其成本低廉、电化学性能优异等优点,是钠离子电池大规模应用最有前景的候选材料之一.尽管Na2Fe2(SO4)3,Na2Fe1.5(SO4)3,Na2.4Fe1.8(SO4)3和Na2.4Fe1.8(SO4)3等Na6-2xFex(SO4)3 (NFSO-x 1.5≤x≤2.0)材料在储钠方面取得了巨大成果,但这些NFSO-x的相和结构特性仍存在争议,难以实现具有最佳电化学性能的纯相材料.本文通过实验方法和密度泛函理论计算研究了6个具有不同x的NFSO-x样品,以分析其相和结构特性.结果表明在NFSO-x的1.6≤x≤1.7区域存在纯相,部分Na离子倾向于占据Fe位点以形成更稳定的框架.NFSO-1.7在NFSO-x样品中表现出最佳的电化学性能,具有高的放电容量(0.1 C时为104.5 mAh g-1,接近其理论容量105 mAh g-1)、出色的倍率性能(30 C时为81.5 mAh g-1),并在10,000次循环中具有超长的循环稳定性,容量保持率为72.4%.本研究有助于阐明铁基硫酸盐聚阴离子材料的相和结构特征,以促进其在大规模储能中的应用.

• 单位
  郑州大学