我国钠离子电池正极材料研发获重要突破

1月13日，IT之家从中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所获悉，赵邦传研究员团队在钠离子电池正极材料研发领域取得重要突破。

该团队创新性地采用“键结构调控+界面修饰”的多维度内外协同改性策略，成功实现了磷酸钒锰钠（Na4MnV(PO4)3，简称NMVP）正极材料中钠离子的快速传输与优异循环稳定性。

相关研究成果已于2025年底发表于国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》上。

钠离子电池凭借钠资源储量丰富和成本低廉等优势，正逐渐成为锂离子电池在大规模储能等领域的重要补充。在聚阴离子型钠离子电池正极材料中，NASICON型磷酸钒锰钠因其具有三维开放框架、高工作电压及良好的结构稳定性，被认为是一种前景广阔的钠电正极材料。然而，其本征电子电导率较低，且充放电过程中Mn3+离子易引发Jahn-Teller畸变，共同制约了其离子扩散效率与循环稳定性，限制了其实际应用。

为解决上述瓶颈，研究团队提出了一种体相与表面协同强化的改性思路：在体相钒位点引入高价态、小半径的Mo6+离子，通过优化Mn的局部配位环境来增强Mn-O键强度，有效抑制J-T畸变，同时缩小带隙以提升材料的电子导电性；在表面构建均匀的Al2O3包覆层，既能稳定电极/电解质界面、抑制Mn溶出，又能促进钠离子界面传输。这种从原子尺度至微米尺度的“内外兼修”协同改性策略，系统优化了材料的电化学行为，显著改善了其综合电化学性能。

测试结果表明，改性后的Na3.91MnV0.97Mo0.03(PO4)3@Al2O3（简称NMVMP@Al2O3）材料表现出色。在0.1C倍率下，其初始放电容量可达99.3 mAh g-1；即使在10C的高倍率下循环3000次后，容量保持率仍高达84.5%，综合性能远超未改性材料及其他已报道的NASICON型正极材料。进一步分析证实，改性后材料在充放电过程中的体积变化仅为3.66%，展现出极高的结构可逆性和稳定性。

此项工作不仅为NMVP正极材料的实际应用奠定了坚实的实验与技术基础，也为其他聚阴离子型电极材料的设计提供了有益借鉴，对于推动高稳定性、长寿命钠离子电池的发展具有积极意义。

本论文第一作者为合肥物质院博士研究生王思雅，赵邦传研究员与王佩瑶博士后为共同通讯作者。

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