Entropy‐Stabilized NASICON Cathodes Enabling Efficient V 4+ /V 5+ Redox and Unprecedented Cycling Durability for Sodium‐Ion Batteries

材料科学 阴极 氧化还原 快离子导体 电导率 化学工程 电压 自行车 组态熵 电解质 储能 电阻率和电导率 电化学 工作(物理) 耐久性 活化能 电极 纳米技术 相(物质) 相变 化学物理 离子电导率 熵(时间箭头) 导电体 固溶体 热力学 热传导 结构稳定性 高压 密度泛函理论 失真(音乐)
作者
Wenjun Pan,Haocheng Yang,Yuyu Deng,Xuchun Chen,Ting Jin,Lifang Jiao
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:16 (16) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/aenm.202506800
摘要

ABSTRACT Constructing cathode materials combining high operating voltage with long‐term stability is critical for sodium–ion batteries (SIBs). Although Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 (NVP) is regarded as a promising candidate, its practical application is limited by low intrinsic electronic conductivity and structural distortion at high voltages. Herein, we regulate the configurational entropy by co–introducing Cr 3+ , Al 3+ , Mg 2+ , Mn 2+ and Cu 2+ into NVP to develop a novel Na 3.18 V 1.7 (CrAlMgMnCu) 0.3 (PO 4 ) 3 (NVMP) cathode. Through the successful activation of the reversible V 4+ /V 5+ redox couple at ∼4.0 V, the configurational entropy regulation strategy in NVMP effectively enhances the intrinsic electronic conductivity and reaction kinetics. Concurrently, it optimizes the phase transition behavior during (de)intercalation, which collectively contributes to superior rate capability and long–term cycling stability. As a result, NVMP exhibits an average operating voltage of 3.64 V and a high energy density of approximately 425 Wh kg −1 . Notably, it retains 95.9% of its initial capacity after 5000 cycles at a high rate of 20 C, demonstrating exceptional cycling stability. This work provides valuable insights for designing high–performance NASICON–type cathodes for SIBs.
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