隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，鋰離子電池作為成熟的清潔能源技術(shù)被應(yīng)用到社會(huì)的方方面面。但是由于高昂的成本和稀缺的鋰礦資源，這限制了鋰電的進(jìn)一步發(fā)展。為解決這一問(wèn)題，福建船政交通職業(yè)學(xué)院機(jī)械與智能制造學(xué)院陳若宇老師致力于高性能鈉離子電池的開發(fā)研究工作。陳若宇老師以NASICON型Na3V2(PO4)3正極為研究對(duì)象，通過(guò)采用多種廉價(jià)且環(huán)保的金屬陽(yáng)離子，對(duì)其金屬位點(diǎn)進(jìn)行部分替代，并加以高導(dǎo)電碳材料復(fù)合、特殊形貌設(shè)計(jì)等改性手段，設(shè)計(jì)并制備高性能低成本的V基多金屬NASICON型磷酸鹽鈉離子電池正極材料。通過(guò)物理表征分析和電化學(xué)性能測(cè)試，對(duì)其儲(chǔ)鈉性能進(jìn)行系統(tǒng)分析。該項(xiàng)研究工作已獲得2023年福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目（科技類）立項(xiàng)支持。
在此前的研究工作中，陳若宇老師于博士在讀期間在《Small》上發(fā)表了題為《Novel NASICON-Type Na-V-Mn-Ni-Containing Cathodes for High-Rate and Long-Life SIBs》（JCR Q1， IF=13.3）的研究論文。
該研究工作通過(guò)簡(jiǎn)易溶膠凝膠法，采用成本低廉的Mn2+和Ni2+離子對(duì)Na3V2(PO4)3的V位點(diǎn)進(jìn)行部分替代，構(gòu)建V-Mn-Ni三金屬NASICON型結(jié)構(gòu)，成功設(shè)計(jì)出新型NASICON型Na3.833V1.167Mn0.583Ni0.25(PO4)3/C正極。得益于過(guò)渡金屬之間的協(xié)同作用，所制正極展現(xiàn)出極其優(yōu)異的高倍率超長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性。此外，通過(guò)對(duì)不同含量的Mn2+和Ni2+引入NASICON型結(jié)構(gòu)后所發(fā)生的成分組成變化、晶格結(jié)構(gòu)變化和微觀形貌變化進(jìn)行的系統(tǒng)分析，確定了二價(jià)過(guò)渡金屬離子在多金屬NASICON型結(jié)構(gòu)中的含量上限與副產(chǎn)物形成機(jī)制，為高性能鈉電正極的設(shè)計(jì)提供了新的思路，為當(dāng)前的研究工作提供了重要的理論支持。
圖1 Na3.833V1.167Mn0.583Ni0.25(PO4)3/C正極的（a）制備流程圖，（b）在20C電流密度下的大電流長(zhǎng)循環(huán)測(cè)試和（c）在初始充放電過(guò)程中進(jìn)行的原位XRD測(cè)試。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202306589