钠离子电池磷酸盐正极材料的优化设计及电化学性能研究

在基于 “摇椅式” 储能机理的钠离子电池中,电极材料(尤其是正极材料)对碱金属离子的存储特性起着关键性的作用。对于以共价性框架为主的高安全性磷酸盐正极材料,仍然面临着电子导电性差、工作电压偏低、实际循环寿命不够等挑战。以下是一些针对钠离子电池磷酸盐正极材料的优化设计策略及对电化学性能的影响研究:

晶格调控:通过阳离子位高熵取代、高电负性阴离子取代、同构阴离子掺杂、非等价态阳离子掺杂等策略,可以改变磷酸盐正极材料的晶格结构,从而优化其电化学性能,例如提高离子电导率、改善倍率性能等。
精准碳网络构筑:在磷酸盐正极材料中构建精准的碳网络,可以提高材料的电子导电性,从而改善倍率性能和循环稳定性。
阴阳离子接力复合材料设计:通过设计阴阳离子接力复合材料,可以充分发挥磷酸盐正极材料和其他材料的优势,提高钠离子电池的整体性能。
抑制电极材料溶解:在传统液态二次电池中,电极材料在液体电解液中存在严重溶解现象,从而造成电极材料活性物质损失,容量衰减和寿命短等问题。采用高盐浓度电解液,如 Solvent-in-Salt 和 Water-in-salt 电解液,可以抑制电极材料的溶解,从而提高电池的循环稳定性和使用寿命。

总之,针对钠离子电池中磷酸盐正极材料,通过晶格调控、精准碳网络构筑和阴阳离子接力复合材料设计等策略,可以实现高电压和高能量密度、长循环寿命、优异倍率和宽温域工作等储能性能。

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分类:鸿蒙