New Cathode Materials in the Fe‐PO4‐F Chemical Space for High‐Performance Sodium‐Ion Storage

阴极 离子 材料科学 化学空间 化学 物理化学 冶金 生物化学 药物发现 有机化学
作者
Xuelian Liu,Jiande Wang,Mengyuan Du,Koen Robeyns,Yaroslav Filinchuk,Qi Zhu,Varun Kumar,Yann Garcia,Gheorghe Borodi,Cristian Morari,Jean‐François Gohy,Alexandru Vlad
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:9 (22) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/advs.202200924
摘要

Abstract Sodium and iron make up the perfect combination for the growing demand for sustainable energy storage systems, given the natural abundance and sustainability of the two building block elements. However, most sodium–iron electrode chemistries are plagued by intrinsic low energy densities with continuous ongoing efforts to solve this. Herein, the chemical space of a series of (meta)stable, off‐stoichiometric Fe‐PO 4 ‐F phases is analyzed. Some are found to display markedly improved electrochemical activity for sodium storage, as compared to the amorphous or thermodynamically stable phases of equivalent composition. The metastable crystalline Na 1.2 Fe 1.2 PO 4 F 0.6 delivers a reversible capacity of more than 140 mAh g −1 with an average discharge potential of 2.9 V (vs Na + /Na 0 ) resulting in a practical specific energy density of 400 Wh kg −1 (estimated at the material level), outperforming many developed Fe‐PO 4 analogs thus far, with further multiple possibilities to be explored toward improved energy storage metrics. Overall, this study unlocks the possibilities of off‐stoichiometric Fe‐PO 4 ‐F cathode materials and reveals the importance to explore the oft‐overlooked metastable or transient state materials for energy storage.

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