兰交大/兰大：Mg/Al双掺杂策略激活Na₃V₂(PO₄)₃多电子反应，钠电正极循环寿命显著提升

本文针对NASICON型Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP) 正极材料电子电导率低、倍率性能差等问题，提出Mg/Al双金属协同掺杂策略，成功制备了Na₃V₁.₉Al₀.₀₅Mg₀.₀₅(PO₄)₃ (NVAMP) 材料。研究背景在于钠离子电池作为大规模储能候选技术，其NVP正极受限于本征电子电导率低和Na⁺扩散动力学不足。研究目的是通过掺杂激活高电压V⁴⁺/V⁵⁺可逆氧化还原反应，以提升容量和倍率性能。结论表明，Mg²⁺可拓宽Na⁺迁移通道，Al³⁺能增强结构稳定性，双掺杂协同优化了离子扩散、电子传输和结构稳定性，并成功激活了约4.0 V的V⁴⁺/V⁵⁺反应。电化学测试显示，NVAMP在0.2 C下放电比容量达125.5 mAh g⁻¹，在20 C高倍率下循环2500圈后容量保持率高达79.5%，优于未掺杂NVP。理论计算揭示，Mg/Al双掺杂降低了Na⁺迁移能垒和电子带隙（从1.238 eV降至0.297 eV），从而显著提升反应动力学和长循环稳定性，为高能量密度、高倍率钠离子电池正极材料提供了新思路。