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Na4Mn1.5Fe1.5(PO4)2P2O7 (NMFPP)具有低成本和高能量密度的特点，对于加速钠离子电池的商业化至关重要。

然而，其实际应用受到严重的电压滞后和有害的Jahn-Teller畸变的限制。

基于此，2024年8月9日，中南大学纪效波教授团队在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《Multivalent Cation Incorporated into Manganese-Iron Based NASICON Cathodes for High Voltage Sodium-Ion Batteries》的研究论文。

此项研究中，作者通过晶格和电子分布的重构，精心设计了具有高工作电压、出色稳定性且较少本征反位缺陷的Nb掺杂NMFPP。

通过引入更高电荷密度的Nb-O键，缩短了Mn-O键的长度，增强了晶格稳定性。

因此，铌改性的 Na4(Mn0.5Fe0.5)2.94Nb0.06(PO4)2P2O7 减少了 Na+脱出/嵌入过程中晶格体积的收缩，从而减轻了 Jahn-Teller 效应引起的晶格畸变，并且将1000次循环后的容量保持率从57.5%增加到82.3%。

更重要的是，Mn2+参与氧化还原反应的延迟效应明显降低，将平均工作电压从3.32提高到3.64 V，整体能量密度提高了13%。

这项研究为开发具有高能量密度和长寿命的先进钠离子电池正极材料开辟了新的途径。

文献信息：Multivalent Cation Incorporated into Manganese-Iron Based NASICON Cathodes for High Voltage Sodium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials, 2024.