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Na₄Mn_1.5Fe_1.5(PO₄)₂P₂O₇ (NMFPP)具有低成本和高能量密度的特點，對于加速鈉離子電池的商業化至關重要。

然而，其實際應用受到嚴重的電壓滯后和有害的Jahn-Teller畸變的限制。

基于此，2024年8月9日，中南大學紀效波教授團隊在國際期刊Advanced Functional Materials發表題為《Multivalent Cation Incorporated into Manganese-Iron Based NASICON Cathodes for High Voltage Sodium-Ion Batteries》的研究論文。

此項研究中，作者通過晶格和電子分布的重構，精心設計了具有高工作電壓、出色穩定性且較少本征反位缺陷的Nb摻雜NMFPP。

通過引入更高電荷密度的Nb-O鍵，縮短了Mn-O鍵的長度，增強了晶格穩定性。

因此，鈮改性的?Na₄(Mn_0.5Fe_0.5)_2.94Nb_0.06(PO₄)₂P₂O₇ 減少了 Na⁺脫出/嵌入過程中晶格體積的收縮，從而減輕了 Jahn-Teller 效應引起的晶格畸變，并且將1000次循環后的容量保持率從57.5%增加到82.3%。

更重要的是，Mn²⁺參與氧化還原反應的延遲效應明顯降低，將平均工作電壓從3.32提高到3.64 V，整體能量密度提高了13%。

這項研究為開發具有高能量密度和長壽命的先進鈉離子電池正極材料開辟了新的途徑。

文獻信息：Multivalent Cation Incorporated into Manganese-Iron Based NASICON Cathodes for High Voltage Sodium-Ion Batteries,?Advanced Functional Materials, 2024.?

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