Built‐In Electric Field Modulates Phase Transition and Suppresses Voltage Hysteresis in Mn‐Based Phosphates Cathode for Sodium–Ion Batteries

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作者
Yingshuai Wang,Jingjing Yang,Yuhang Xin,Runqing Ou,Bo Fan,Qingbo Zhou,Ying Zhang,Feng Wu,Hongcai Gao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (15): e22507-e22507 被引量:2
标识
DOI:10.1002/anie.202522507
摘要

ABSTRACT The voltage hysteresis and sluggish kinetics of Mn‐based mixed phosphate cathode significantly hinder their development and application. Herein, this work fabricates a heterogeneous composite cathode (NFMVP (9‐1)‐rGO) with a built‐in electric field and accelerated electronic pathway. As the key kinetic driving force, the built‐in electric field, can selectively promote the diffusion of Na + in the Na 3 MnFe(PO 4 )P 2 O 7 phase while simultaneously suppress the structural degradation of the Na 4 MnV(PO 4 ) 3 phase caused by the “avalanche extraction” of Na + under high‐voltage. The introduction of the dual‐carbon layer further establishes a robust conductive framework throughout the electrode. Crucially, in situ electrochemical impedance spectra based on distribution relaxation time reveal that the built‐in electric field modulates the phase transition mechanism from a two‐phase reaction to a solid‐solution behavior in the high‐voltage region, significantly accelerating the reaction kinetics and greatly suppressing voltage hysteresis. As a result, NFMVP (9‐1)‐rGO exhibits excellent capacity delivery (120.2 mAh g −1 ), high practical energy density (378.3 Wh kg −1 ), and outstanding long‐term cycling stability. Our findings enlighten a new paradigm in the kinetic driving force from built‐in electric field and the phase transition regulation mechanism in heterogeneous structures toward high‐energy Mn‐based sodium–ion batteries.
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