Boosting Multielectron Reaction Stability of Sodium Vanadium Phosphate by High-Entropy Substitution

电解质 电化学 氧化还原 阴极 材料科学 容量损失 无机化学 化学工程 化学 电极 物理化学 工程类
作者
Zhiqiang Hao,Xiaoyan Shi,Wenqing Zhu,Zhuo Yang,Xunzhu Zhou,Chenchen Wang,Lin Li,Weibo Hua,Chang‐Qi Ma,Shulei Chou
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (13): 9354-9364 被引量:88
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c09519
摘要

Na3V2(PO4)3 (NVP) based on the multielectron reactions between V2+ and V5+ has been considered a promising cathode for sodium-ion batteries (SIBs). However, it still suffers from unsatisfactory stability, caused by the poor reversibility of the V5+/V4+ redox couple and structure evolution. Herein, we propos a strategy that combines high-entropy substitution and electrolyte optimization to boost the reversible multielectron reactions of NVP. The high reversibility of the V5+/V4+ redox couple and crystalline structure evolution are disclosed by in situ X-ray absorption near-edge structure spectra and in situ X-ray diffraction. Meanwhile, the electrochemical reaction kinetics of high-entropy substitution NVP (HE-NVP) can be further improved in the diglyme-based electrolyte. These enable HE-NVP to deliver a superior electrochemical performance (capacity retention of 93.1% after 2000 cycles; a large reversible capacity of 120 mAh g-1 even at 5.0 A g-1). Besides, the long cycle life and high power density of the HE-NVP∥natural graphite full-cell configuration demonstrated the superiority of HE-NVP cathode in SIBs. This work highlights that the synergism of high-entropy substitution and electrolyte optimization is a powerful strategy to enhance the sodium-storage performance of polyanionic cathodes for SIBs.
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