近期，我院高建华教授课题组在钠离子电池正极材料研究领域取得新进展。该组首次制备出一种新型超快离子导体型钠离子电池正极材料NaFe2PO4(MoO4)2，并通过X射线衍射解析其结构，然后采用理论和实验相结合的方式揭示该材料具有较好的离子和电子导电性，初步的电化学测试显示其具有优秀的钠离子电池应用价值。这一研究成果已在线发表于美国化学会期刊ACS Applied Materials & Interfaces。

目前，可充电的锂离子二次电池已经被广泛应用到各个领域。但由于锂元素在地壳中的丰度非常低，含量约为0.0065%，且分布不均、提取难度大，随着锂离子电池的大量使用，锂资源的价格必将大幅提高。所以寻找性能优良、价格低廉的锂离子二次电池的替代或替补产品就非常必要。而钠离子电池因其具有诸多的优点，如：锂、钠离子电池的工作原理相似，电池的制作工艺流程相似，所以目前生产锂离子电池的生产线不需做大的调整就可用于钠离子电池的生产；钠在地球的储量要远高于锂，是丰度第四的元素，所以资源丰富，价格便宜，因此，近年来钠离子电池备受关注。但目前开发的钠离子电池正极材料一般都具有较低的电子和离子导电性。

图1 NaFe₂PO₄(MoO₄)₂的NASICON型结构及其钠离子传输通道

图2 NaFe₂PO₄(MoO₄)₂为正极的电池相关性能

高建华教授课题组近年一直致力于开发新型的高导电钠离子电池正极材料。本项工作从微观结构出发，通过结构调控，在结构中引入大体积的 [MoO4]^2-连接基团，制备出了一种新型的NASICON型正极材料NaFe₂PO₄(MoO₄)₂，由于结构框架膨胀，为Na⁺的传输提供更宽的传输通道，因此其具有较高的离子导电性。另外，由于Mo的4d轨道也参与了导带底的构建，这使电子可通过连接基团进行传输，因此该材料也具有较好的电子导电性。此项研究也为开发高导电性的聚阴离子正极材料指明一个新思路，即在连接基团位引入大离子半径的过渡金属离子，可提高其离子、电子导电性。

该项工作第一作者为我院2019级硕士研究生吴耘，通讯作者为高建华教授。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c15010