Heteroatom Doping Strategy for Enhanced Sodium‐Ion Storage in Na 2 Fe 1.5 Mn 1.5 (PO 4 ) 3

作者
Archana Kanwade,Jena Akash Kumar Satrughna,Shraddha Manohar Rajore,Pratik Pawar,Sawanta S. Mali,Jyoti V. Patil,Chang Kook Hong,Ravi Chandra Dutta,Parasharam Maruti Shirage
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (34): e2502979-e2502979 被引量:3
标识
DOI:10.1002/smll.202502979
摘要

Abstract Sodium‐ion batteries (SIBs) are promising and cost‐effective substitutes for lithium‐ion batteries for large‐scale energy storage. Hence, exploring novel anode materials is crucial to developing sustainable SIBs. Herein, a nitrogen and sulfur co‐doped carbon layer wrapped alluaudite Na 2 Fe 1.5 Mn 1.5 (PO 4 ) 3 (NFMP@SNC) with uniform 3D urchin‐like morphology is successfully synthesized via a simple hydrothermal technique. For the first time, this study examines their electrochemical properties as an anode for SIBs. The N, S‐doped carbon layer forms a conductive network that enhances electron transport, facilitates Na + diffusion, and prevents particle aggregation and side reactions. As a result, NFMP@SNC displays an irreversible capacity of 774.52 mAh g −1 and a reversible capacity of 253.40 mAh g −1 at 0.05C, retaining 61.2% of its theoretical capacity (414 mAh g −1 ). Furthermore, it shows an excellent rate capability of 71.76% at 0.1C (25 cycles) and retention of 48.49% at 0.2C (100 cycles). Additionally, density functional theory (DFT) calculations are conducted to evaluate the electronic band structure, density of states, charge density distribution, and Na + diffusion energy barriers of pristine NFMP, providing fundamental insights into its electrochemical behavior. With a low average voltage of ≈0.7 V, NFMP@SNC emerges as a promising intercalation‐type anode material enabled by 3D architecture and N,S co‐doping for high‐performance SIBs.
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