Unlocking Quasi‐Monophase Behavior in NASICON Cathode to Drive Fast‐Charging Toward Durable Sodium‐Ion Batteries

材料科学 阴极 快离子导体 离子 电解质 冶金 电气工程 物理化学 电极 有机化学 工程类 化学
作者
Xinxin Zhao,Xiao‐Tong Wang,Zhen‐Yi Gu,Jin‐Zhi Guo,Junming Cao,Yan Liu,Jie Li,Zhixiong Huang,Jingping Zhang,Xing‐Long Wu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (37) 被引量:23
标识
DOI:10.1002/adfm.202402447
摘要

Abstract The NASICON cathode, Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 , has garnered significant attention due to its robust framework with fast Na + migration. To expand its application scenarios by diversified electronic reaction, the substitution of vanadium with cost‐effective and abundant redox elements is a special research topic. Nevertheless, in terms of reducing toxicity, increasing Na content and widening voltage range, the V 4+/5+ redox couple in Na 4 FeV(PO 4 ) 3 often accompanies asymmetric and irreversible electrochemical reactions that pose a dilemma for capacity and structural stability, especially at high currents. Herein, in this work, Na 4 FeV 1/3 Ti 2/3 (PO 4 ) 3 (NFVT) has achieved highly reactive of multiple electron transfer (Ti 2+/3+ , Fe 2+ / 3+ , and V 3+/4+ / 5+ ) by utilizing the redox reaction with quasi‐monophase behavior, and it can reserve great capacity retention after 3,000 cycles. More competitively, its boosting kinetics makes the fast‐charging characteristic, just requiring only 3.63 min to reach 80% state of charge at 2 C. The rapid ion/electron transport dynamics can achieve the decay of only 0.043% per cycle by unlocking the quasi‐monophase behavior in the framework of NFVT full cells. The present study provides a fresh perspective on designing cathode materials with fast‐charging capabilities for sodium‐ion batteries.
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