钠离子电池铁基电极材料研究相关进展

钠离子电池由于资源丰富、价格低廉、环境友好等优势，逐渐成为储能电池领域的研究热点。开发低成本、高性能和稳定的储钠正负极材料是钠离子电池应用的关键。近年来，大量的储钠正负极材料已被报道，一些材料的性能已接近应用要求，为钠离子电池的发展提供了基础。在这些材料中，铁基电极材料由于具有成本低、结构多样、安全稳定等特点，被认为是大规模储能电极材料的理想选择。

武汉大学曹余良教授课题组以“RecentProgressinIron-BasedElectrodeMaterialsforGrid-ScaleSodium-IonBatteries”为题在Small上发表了综述文章，文章系统地总结了铁基电极材料在钠离子电池的应用性能，具体讨论了含铁的氧化物、聚阴离子、亚铁氰化物、硫化物、磷化物等电极材料的结构及其储钠行为。同时，对材料的电极反应机理、材料结构-组成-性质关系、提高材料性能途径、材料发展方向等方面作了系统分析和总结。

从综述内容看，铁基正极材料具有多种结构形式，而这些铁基正极材料表现出较高的能量密度，如Na2MnFe(CN)6和Na2CoFe(CN)6材料具有~525Wh/kg的比能量（相对于金属钠负极），与一些锂离子电极材料的能量密度相近（Li/LiFePO4,510Wh/kg;Li/LiCoO2,530Wh/kg;Li/LiMn2O4,429Wh/kg），具有非常潜在的应用价值。同时，聚阴离子材料（NaFePO4，Na2FeP2O7和Na3Fe4(PO4)2(P2O7)等）由于具有较为稳定的框架结构，导致其优异的热稳定性和循环稳定性，这为开发低成本和安全的钠离子储能电池提供了可选材料体系。铁基负极材料主要表现出转换反应的储钠机制，设计合适的电极结构（如导电碳骨架和纳米化），可以有效地提高材料的电化学性能。然而，许多铁基电极材料的性能与理论值还有较大差距，表明仍具有继续提升其性能的潜力，还有许多工作有待深入研究。