科学家成功提升钠离子电池可逆容量和能量密度

复合磷酸焦磷酸亚铁钠因其成本低、循环性能优异被视为一种极具应用潜力的钠离子电池正极材料。中国科学院过程工程所绿色化工研究部赵君梅研究员团队通过激发惰性磷酸铁钠提升了铁基磷酸焦磷酸盐正极材料的可逆容量和能量密度。相关研究成果于3月28日发表在Journal of the American Chemical Society上（DOI：10.1021/jacs.3c14452）。

磷酸亚铁钠(NaFePO4，NFP)、焦磷酸亚铁钠(Na2FeP2O7)和磷酸焦磷酸铁钠（Na4Fe3(PO4)2P2O7，NFPP-4.0）是钠离子电池常用铁基磷酸盐正极。然而，NaFePO4由于缺乏有效离子通道不具有电化学活性；Na2FeP2O7具有三维离子通道，但理论容量低，且因电位低导致在空气中不稳定；磷酸焦磷酸铁钠NFPP-4.0理论容量高达130 mAh/g，电压近3.1V，空气中稳定，近年来被广泛研究，甚至走在了产业化的前列。然而，由于结构缺陷，其实际容量（110~120 mAh/g）低于其理论容量，因此如何进一步提升NFPP-4.0的实际容量成为人们关注的焦点及要破解的难题。

研究发现，在制备NFPP-4.0时，添加一定量的NFP，可有效激发惰性的NFP。优化后的新型磷酸焦磷酸铁钠为Na4.5Fe3.5(PO4)2.5P2O7（NFPP-4.5），即NFP/ NFPP-4.0为0.5: 1。实验结果表明，NFPP-4.5的可逆容量高达130 mAh/g，能量密度达到400 Wh/kg。X-ray射线衍射（XRD）证实NFPP-4.5由NFPP-4.0和NFP两相共生，其中NFP纳米晶连续分布在NFPP-4.0晶域相中并被NFPP-4.0包裹，大量的过渡晶界区域有利于钠离子交叉传输，从而有效地激活了惰性NFP的电化学活性。充放电过程中，发现NFP在首圈充电过程中发生了非晶化的过程，之后在非晶态下循环，充分证实了NFP激活是导致NFPP-4.5高容量的关键。随后，研究人员对这一材料进行了公斤级放大，组装的软包电池获得了优异的快充性能和循环性能。相对于0.1C，即使在5C的快充条件下（12min），软包电池仍然可以获得超过80%的可逆容量。在3C下循环2000次，容量保持率超过88%，展示了巨大的应用前景。

该工作得到了北京自然科学基金（2222078）、国家自然科学基金（52072370, 22309203, 51672069, 22138012）、内蒙古科技厅项目（2021GG0162），中国博士后科学基金（2023M733718）等的支持。

来源：中国科学院过程工程所

亚氯酸钠（Sodium hypochlorite，化学式：NaClO）是一种无色或淡黄色液体，常用作漂白剂和消毒剂。以下是亚氯酸钠的一些化学性质：

1. 氧化性：亚氯酸钠是一种氧化性化合物，能够与许多物质发生氧化反应。

2. 氯化性：亚氯酸钠在水中能够迅速分解，生成次氯酸（HClO）和氢氧化钠（NaOH）。亚氯酸是一种比亚氯酸钠更强的氧化剂。

3. 消毒性：亚氯酸钠具有较强的杀菌消毒作用，可用消毒水源、池塘和水处理。

4. 漂白性：亚氯酸钠可用作漂白剂，能够将许多染料和有机物氧化漂白。

5. 不稳定性：亚氯酸钠在阳光照射下会逐渐分解，所以需要存放在暗处，避免阳光直射。

需要注意的是，亚氯酸钠是一种腐蚀性较强的化学物质，在处理和使用时应采取适当的防护措施。同时，避免与酸性物质或易燃物质接触，以免引发危险反应。