磷酸钒钠(Na3V2(PO4)3)具有倍率性能优异及循环寿命长等优势,但由于晶体体积畸变,NVP中V3+/4+氧化还原对之间的电子转移可以实现,而较为有利的 V4+/5+氧化还原对势垒高难以接近,导致相应能量密度降低。
在本研究中,NVP 框架中的多级氧化还原(MLNP)通过过渡金属(V, Fe, Ti, Cr)氧化还原对,改变反应途径,进行稳态固溶体过程,在高压下打破 V4+/5+的高势垒。通过密度泛函理论的计算证实,通过非活性 Na1 位点的不同释放/摄取,可以实现跨越扩散屏障的多样化反应路径。因此在多电子转移过程中,其体积变化仅为 1.73%(≈2.77 个电子),MLNP 阴极可以达到令人印象深刻的 440 Wh kg−1 的能量密度。

原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202400690
(武佳乐)