na2fe2(so4)3@c@go: 低成本、高比能、长寿命钠离子电池正极材料-威尼斯人888

钠离子电池因其近乎取之不尽用之不竭的钠资源，被认为是大型储能装置的最优威尼斯144777cm的解决方案之一。然而，钠离子电池目前仍存在能量密度较和循环寿命有限等缺陷，严重限制了其在工业中的大规模应用。钠离子电池的性能较大程度上取决于正极材料的优劣。在众多钠电正极材料中，na₂fe₂(so₄)₃作为一种优异的低成本铁基正极材料，具有电压高（3.8 v）、结构稳定、热稳定性好以及理论比容量大（121 mah g^-1）等优点，近年来引起广大科学工作者的广泛重视。不过遗憾的是，聚阴离子型na₂fe₂(so₄)₃材料用作钠电正极时，通常存在循环稳定性差、能量密度不高等缺点。

(a) na₂fe₂(so₄)₃@c@go的合成示意图；(b) 同步辐射xrd精修结果及示意图

这种氧化石墨烯紧密包裹的聚阴离子型nfs@c@go复合材料用作钠电正极时，呈现高达3.8 v的可逆充放电平台、400wh/kg的能量密度及约90%理论值的储钠容量。gitt测试表明na的表观扩散系数达10^-11 cm² s^-1，使nfs@c@go正极呈现优异的倍率和长循环性能。例如，在0.2c及5c电流密度下，循环800圈后容量保持率仍有90%及80%。更重要的是，原位xrd和ppms测试证实，nfs@c@go正极材料具有c2/c 空间群，高达3.8v的可逆充放电电压主要由共边的 [fe₂o₁₀] 二聚体结构提供，且电负性高的硫元素将铁元素限制在高自旋状态，同时c轴方向的钠离子通道方便钠原子快速的扩散。结合量化计算表明，nfs@c@go正极材料的晶格在首圈循环中会发生轻微的畸变，存在先前认为不能脱出的钠原子深度脱嵌的可能，这不但为进一步提升钠离子电池的能量密度开辟了新的途径，而且将大大加快低成本、长寿命、高比能钠离子电池的实用化进程。