由于原材料成本低廉，结构稳定，使用寿命长，铁基磷酸盐正极被认为是钠离子电池(NIB)最有前途的正极之一。
在各种铁基磷酸盐正极中，NaFePO4(NFP)的马云石相通常被认为是电化学惰性的，因为缺乏有效的Na+离子扩散通道，而Na2FeP2O7显示出开放的三维Na+通道，但理论容量低，空气不稳定。
相比之下，Na4Fe3(PO4)2P2O7(NFPP-4.0)具有约130mAhg-1的高理论容量和3.1V级输出以及良好的空气稳定性。因此，NFPP-4.0近年来引起了研究人员和工业应用感兴趣的人们的高度关注。
然而，由于结构缺陷，NFPP-4.0的实际可逆容量被限制在110～120mAhg-1范围，远低于其理论值。因此，进一步提高铁基磷酸盐的可逆容量和能量密度一直是一个挑战。
针对这一问题，中国科学院过程工程研究所赵俊梅教授课题组近期报道了一种通过活化铁基磷酸盐正极提高可逆容量和能量密度的有效策略。惰性NFP阶段。该研究于3月28日发表在《美国化学会杂志》上。
为了提高其理论容量和能量密度，研究人员提出将mariciteNFP相掺入NFPP-4.0主体中，在形成异质结构的基础上制造出活性Fe2+含量更高的铁基磷酸盐。
最终优化的Na4.5Fe3.5(PO4)2.5(P2O7)阴极(即NFPP-4.5;NFP/NFPP-4.0的摩尔比为0.5:1)能够完全激活惰性NFP并提供可逆容量超过130mAhg-1，从而将能量密度提高到400Whkg-1，接近NIB中使用的铁基聚阴离子正极的最高能量密度。
X射线衍射(XRD)显示NFPP-4.5是由基于NFP和NFPP-4.0相的双相共生异质结构组成，其中NFP纳米域分布在连续的NFPP-4.0基体中，从而产生相容的纳米结构。和渗透界面。这种两相界面可以触发NFP纳米域中的Na+传输，有助于其在复合阴极中的电化学活化。
原位XRD还证实，NFP在首次充电时经历非晶化转变，并在后续循环中保持这种非晶性质，这是通过惰性NFP的活化实现NFPP-4.5高容量的关键。
NFPP-4.5的实际应用通过公斤级产品和软包电池的放大合成得到验证，显示出理想的快速充电能力和优越的循环性能。当以5C(即电池充电容量的五倍，意味着相对较高的充电电流)充电时，与0.1C(即电池充电容量的0.1倍)相比，软包电池的可逆容量仍保持80%的保留率。该软包电池在3C(即电池充电容量的三倍)下循环2000次后，表现出超过88%的优异容量保持率，展现出巨大的应用前景。
总而言之，这项工作为开发可用于NIB的低成本、高性能聚阴离子阴极提供了指导。
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