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鈉離子電池（SIBs）在大規模儲能系統中顯示出實際應用。但是，它們的功率密度受到Na⁺緩慢擴散到正負極材料的限制。

廈門大學魏湫龍等展示了由高倍率Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP)正極、石墨型中碳微球(MCMB)負極和Na⁺-二甘醇二甲醚電解液(1M NaPF₆-diglyme)組成的超高功率SIBs原型。

圖1 NVP@C@CNTs正極的性能

研究發現，NVP正極的過電位服從歐姆定律。對于NVP@C@CNTs正極，具有碳涂層的NVP顆粒與導電CNTs網絡連接良好，顯示出更高的電子電導率，更低的過電位和Rct，從而提高了倍率能力。

通過動力學分析，NVP@C@CNTs正極的電荷存儲基于兩相轉變反應，并且是擴散控制過程，即使在100 mV s^-1的高掃速下也是如此。得益于高擴散性和電子導電性，NVP@C@CNTs正極實現了超過1000C的卓越倍率性能。

對于MCMB負極，最初的 [Na-二甘醇二甲醚]⁺ 共嵌入過程是高度可逆和快速的。最初的贗電容共嵌入步驟擴展了石墨層，以進行隨后的快速離子擴散。MCMB負極顯示出優異的倍率性能，與NVP@C@CNTs正極的反應動力學非常匹配。

圖2 MCMB負極的性能

因此，組裝的MCMB|1M NaPF₆-diglyme |NVP@C@CNTs SIB全電池在10 kW kg^-1的高功率密度下獲得了88 Wh kg^-1的能量密度。即使在23 kW kg^-1的超高功率密度下，仍能獲得58 Wh kg^-1的能量密度。

該工作闡明了高倍率NASCION型材料的關鍵因素和控制過程，為實現高倍率鈉離子存儲提供了方向。作者相信，令人鼓舞的結果顯示了大功率SIBs在未來大規模應用的前景。

圖3 全電池性能

An Ultrahigh-Power Mesocarbon Microbeads|Na+-diglyme|Na3V2(PO4)3 Sodium-Ion Battery. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202108304

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