柔性钠离子电池离子-电子输运微结构垂直阵列阴极正交解耦研究

IF 4.3 2区化学 Q2 CHEMISTRY, MULTIDISCIPLINARY

Chemical Communications Pub Date : 2025-05-06 DOI:10.1039/D5CC01388G

Long Li, Ze Li, Jiaqi Meng, Xiaolong Zhu, Yu Meng, Andrey S. Vasenko, Dongyu Liu, Xingxing Jiao, Zhongxiao Song, Yangyang Liu and Shujiang Ding

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摘要

由于钠资源的丰富和成本效益，钠离子电池（SIBs）已经成为锂离子电池的一个有前途的替代品。然而，阴极材料在长时间循环过程中离子扩散动力学缓慢和结构不稳定等问题阻碍了阴极材料的广泛应用。因此，设计具有增强离子传输和机械弹性的先进阴极结构对于实现高性能sib至关重要。在这里，我们提出了一个垂直排列的Na3V2O2(PO4)2F3 （NVOPF）微结构阴极，具有正交解耦的离子电子传输途径，显著提高了电化学性能。原位工程单晶纳米棒结构锚定在碳纳米管衬底上，不仅增强了界面稳定性，而且促进了Na+的快速扩散（5.82 × 10-12 m2 s-1）。该优化的微结构在0.2℃下具有131.16 mAh g-1的高放电容量，并且具有出色的长期循环稳定性，在3℃下循环1000次后仍能保持95.99%的容量。此外，其出色的倍率容量（5℃下85.53 mAh g-1）强调了其在下一代柔性储能系统中的潜力。这项工作为设计高负载阴极提供了一个新的范例，促进了sib的实际实现。

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Orthogonal decoupling of an ionic-electronic transport microarchitectured vertical array cathode for flexible sodium-ion batteries†

Vertically-aligned Na₃V₂O₂(PO₄)₂F cathodes with orthogonal ion/electron pathways exhibit enhanced Na⁺ diffusion (5.8 × 10⁻¹² m² s⁻¹), delivering 131 mA h g⁻¹ at 0.2C, 85 mA h g⁻¹ at 5C, and 96% capacity retention after 1000 cycles for flexible energy storage.

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Chemical Communications 化学-化学综合

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