研讨提醒单斜相和四方相一氟磷酸钒钠的不可逆相变机制及储钠动力
钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性高级长处，在中低速电动车、电动自行车、用户侧储能、大规模储能等范畴具有宽广的使用远景。钒基聚阴离子型化合物具有晶胞结构安稳、钠分散快等长处，是高比能量、高比功率、高安稳性钠离子电池的优选正极资料之一。比较于磷酸钒钠和三氟磷酸钒钠，一氟磷酸钒钠(NaVPO4F)因具有高的理论比容量(143 mAh/g)遭到广泛重视。NaVPO4F具有单斜型(空间群C2/c)和四方型(空间群I4/mmm)两种晶相。有研讨标明，四方型和单斜型NaVPO4F可经过不同制备办法取得，在某些条件下会呈现晶相改变现象。但是，对两种晶相晶胞结构、两相间的转化机制及两相储钠动力学行为深化了解的缺少，约束了NaVPO4F在钠离子电池中的使用。
为此，研讨人员根据前期在钒基正极方面的研制根底(Advanced Energy Materials，2021;Energy Storage Materials，2021;Journal of Materials Chemistry A，2020;ACS Energy letter，2019;Nano Energy，2018)，经过低温水热法和高温烧结法别离取得了具有高结晶度和高纯度的四方相NaVPO4F和单斜相NaVPO4F。科研人员使用HADDF-STEM从原子标准观察到两相的精确晶胞结构和构相差异，其间单斜相在c轴方向上呈正方形晶胞鸿沟，单斜相在[214]方向呈平行四边形晶胞鸿沟;结合原位变温环境TEM、原位变温XRD和XPS等表征办法，提醒了因为两相V-P-V键角不同引起的结合能差异，单斜相因具有更高的V-P-V键结合能表现出更好的热安稳性，当温度升高至650度以上时会产生由四方相NaVPO4F逐步改变为单斜相的不可逆相变;进一步使用电化学原位XRD和DFT理论核算等相结合，解析了两种晶体结构在电化学进程中的储钠反响机制及电荷传递动力学：四方相在充放电进程中产生无相变的固溶体反响，单斜相产生由单斜—正交的两相相变反响，因而前者的电化学安稳性更好;在动力学方面，单斜相NaVPO4F具有更高的本征电导率和钠离子分散速率，表现出更高的功率密度，而四方相NaVPO4F电荷传递动力学虽慢，但其本征脱钠活化能较高，放电电压较高，表现出更高的能量密度(501.6 Wh/kg)，证明了单斜相NaVPO4F可作为一种功率型钠离子电池用正极优选资料，四方相NaVPO4F可作为一种能量型钠离子电池用正极优选资料。上述研讨为高性能钠离子电池电极晶胞结构设计及下一代高比能量、高比功率钠离子电池系统开发供给了理论根底和技术支持。
相关研讨成果以The Mystery from Tetragonal NaVPO4F to Monoclinic NaVPO4F: Crystal Presentation, Phase Conversion and Na-storage Kinetics为题，宣布在Advanced Energy Materials上。论文榜首作者是大连化物所储能技术研讨部博士研讨生凌模翔。上述研讨工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(A类)“革新性洁净动力关键技术与演示”、中科院青年立异促进会等的赞助。
大连化物所提醒单斜相和四方相一氟磷酸钒钠的不可逆相变机制及储钠动力学进程
