Polyanion Lattice Engineering of Na4MnV(PO4)3 Cathode for High‐Performance Sodium‐Ion Batteries

材料科学 阴极 离子 格子(音乐) 化学工程 工程物理 物理化学 冶金 有机化学 化学 物理 声学 工程类
作者
Yifeng Yuan,Jie Wang,A. Yang,Xiaotong Liu,Xuan Yang,Zhaolin Li,Biwei Xiao,Hailei Zhao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202519233
摘要

Abstract The Na + superionic conductor (NASICON)‐type Na 4 MnV(PO 4 ) 3 (NMVP) has been considered as one of the most promising cathode materials for sodium‐ion batteries because of its higher operating voltage and low cost compared to Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 . However, the Jahn‐Teller effect of Mn 3+ during (de)sodiation processes and the sluggish electrode reaction kinetics strongly restrict its cycling stability and rate‐capability. Herein, polyanion lattice engineering is developed by SiO 4 4− substitution on PO 4 3− to strengthen the adjacent local environment of the active coordination octahedron and improve the structural stability. The relieved lattice local distortions induce an enhanced Na + diffusion simultaneously. Moreover, the SiO 4 4− substitution leads to an improved intrinsic electronic conductivity. With these synergetic effects, the as‐synthesized Na 4 MnV(PO 4 ) 2.9 (SiO 4 ) 0.1 /C composite delivers a reversible specific capacity of 98.7 mAh g −1 at 0.5C and an excellent cycle stability, with 91.4% capacity retention after 200 cycles at 0.5C and 76.4% capacity retention after 1000 cycles under a high rate of 5C. Besides, significantly improved rate performance of a capacity retention (C 10C /C 0.5C ) at 10C (77.4%) that far exceeds that of the pristine Na 4 MnV(PO 4 ) 3 /C electrode (45.3%) is realized. This structural regulation strategy offers new insights for developing high‐performance Mn‐based polyanionic cathodes with superior cycling stability.

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