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Enhanced electrode kinetics and properties via anionic regulation in polyanionic Na_(3+x)V_(2)(PO_(4))_(3-x)(P_(2)O_(7))_(x) cathode material

引用

Green Energy & Environment 2022年第4期7卷 763-771页

作者： Mei-Yi Wang Xin-Xin Zhao Jin-Zhi Guo Xue-Jiao Nie Zhen-Yi Gu Xu Yang Xing-Long Wu National&Local United Engineering Laboratory for Power Batteries Faculty of ChemistryNortheast Normal UniversityChangchunJilin130024China Key Laboratory for UV Light-Emitting materials and Technology of Ministry of Education Northeast Normal UniversityChangchunJilin130024China

Mixing polyanion cathode materials are promising candidates for the development of next-generation batteries, owing to their structural robustness and low-volume changes, yet low conductivity of polyanion hinders their practical capacity. Herein, the anion-site regulation is proposed to elevate the electrode kinetics and properties of polyanionic cathode. Multivalent anion P_(2)O_(7)^(4-) is selected to substitute the PO_(4)^(3-) in Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) (NVP) lattice and regulate the ratio of polyanion groups to prepare Na_(3+x)V_(2)(PO_(4))_(3-x)(P_(2)O_(7))_(x)(NVPP_(x), 0 ≤ x ≤ 0.15) *** optimal Na_(3.1)V_(2)(PO_(4))_(2.9)(P_(2)O_(7))_(0.1) (NVPP_(0.1)) material can deliver remarkably elevated specific capacity(104 mAh g^(-1) at 0.1 C, 60 mAh g^(-1) at 20 C, respectively), which is higher than those of NVP. Moreover, NVPP_(0.1) exhibits outstanding cyclic stability(91% capacity retention after 300 cycles at 1 C). Experimental analyses reveal that the regulation of anions improves the structure stability, increases the active Na occupancy in the lattice and accelerates the Na+migration kinetics. The strategy of anion-site regulation provides the researchers a reference for the design of new high-performance polyanionic materials.

关键词： Sodium-ion batteries Cathode polyanion materials Anionic substitution Electrode kinetics

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