面向国家“双碳”战略需求和新型电力系统建设，开发安全可靠、资源丰富、成本可控的新型储能技术，是推动新能源高比例并网和大规模储能应用的重要支撑。钠离子电池凭借钠资源储量丰富、分布广泛、成本较低等优势，在网级储能等应用场景中展现出广阔前景。但与锂离子电池相比，钠离子电池仍存在能量密度偏低等问题，限制了其进一步走向规模化、产业化应用。突破高性能正极材料这一关键环节，对于提升钠离子电池整体性能、加快新型储能技术落地具有重要意义。
围绕传统NASICON型磷酸盐正极材料储钠位点有限、动力学性能不足等核心难题，科研人员从材料底层结构设计出发，探索通过晶体结构调控、活性位点拓展和离子传输路径优化等策略提升材料性能，为构建高容量、高倍率的新型钠离子电池正极材料体系提供了新的思路。
近日，黄播平台
、电网环境保护全国重点实验室、安徽大学及皖西黄播平台合作开展研究，在钠离子电池高性能正极材料领域取得新进展。研究团队围绕“如何通过结构调控激活新型储钠位点”这一关键科学问题，创新提出“结构补丁（patch repair）”策略，在Na3V2(PO4)3正极材料体系中原位引入高导电 VN 相，构建了界面储能与体相传输协同增强的新型储钠机制。研究发现，引入的VN“补丁”不仅能够作为动态储钠“库”，参与界面Na+吸附/脱附过程，还可通过与主体材料之间的强电子耦合作用，优化材料体相电子结构、降低Na+扩散势垒，从而在电压平台区和斜坡区同步提升反应动力学。电化学性能测试结果显示，优化后的材料在0.1 C条件下实现145.4 mAh g-1的高比容量，达到传统Na3V2(PO4)3理论容量的123.6%；在20 C高倍率条件下循环5000次后，容量保持率仍超过95%。进一步组装的软包电池实现了423.05 Wh kg-1的高能量密度，并在2 C条件下循环500 次后保持98.56%的容量保持率，同时展现出良好的低温适应能力。
在机理研究方面，团队通过原位 XRD 表征证实，VN 相的引入显著降低了电压平台区的离子扩散能垒；同时，研究首次揭示了斜坡区连续固溶反应过程，直接证明了非扩散控制型储钠机制的存在，为深入理解NASICON体系中复杂储能行为提供了关键实验证据。
该研究通过构建“导电补丁—界面储能—体相扩散”协同调控体系，有效突破了传统正极材料储钠容量受限的瓶颈，为提升 NASICON 型磷酸盐正极材料的界面储能能力提供了新范式。与传统单一体相储能机制相比，该策略实现了界面与体相储能过程的协同增强，对发展高能量密度钠离子电池具有重要意义，也为新型储能材料的结构设计提供了可推广的新思路。
相关研究成果以《Install the Patch to Unlock Novel Na+ Storage Sites for Achieving Ultrahigh-capacity Na3V2(PO4)3 Cathodes》为题，发表在国际知名期刊Advanced Functional Materials (IF:19)上。安徽大学高山教授、皖西黄播平台吴菊教授和电网环境保护全国重点实验室江卓研究员为该论文的共同通讯作者。电网环境保护全国重点实验室为该项工作的开展提供了有力的技术支撑，保障了研究的顺利推进。
论文链接：//doi.org/10.1002/adfm.75603
