钠离子电池正极材料Na2MnPO4F的23Na MAS NMR谱研究

Na₂MnPO₄F材料是一种很有发展前景的钠离子电池正极材料,本文通过非原位XRD和固体核磁共振技术研究该材料充放电结构变化（晶体结构与局域Na位）. 非原位XRD测试发现,充电过程在2θ为31^o和36^o左右出现新的衍射峰,表明钠脱出后电极上有中间相物质生成. ²³Na MAS NMR谱图的-209 ppm、-258 ppm和-295 ppm三个谱峰分别对应于该材料结构中Na1 + Na2位、Na3位和Na4位. 非原位²³Na MAS NMR谱研究发现,充电过程中-209 ppm处信号峰面积比例减小,表明Na1和Na2位的Na比Na3和Na4位先脱出. 充电至4.2 V,-132 ppm和-330 ppm处出现中间相物质的信号峰;而放电过程则相反.     

喷雾干燥-高温烧结的NaMnPO4制备及其电化学性能

采用喷雾干燥制备前驱体,经高温烧结制得有电化学活性的钠离子电池NaMnPO₄正极材料. X射线衍射分析（XRD）证明,合成的NaMnPO₄材料系正交晶系、Pmnb空间群的磷钠锰矿（Natrophilite）型材料. 扫描电镜（SEM）及透射电镜（TEM）结果显示,喷雾干燥得到的前驱体为空心球粒子,经高温烧结后,该材料由粒径几十纳米的NaMnPO₄纳米晶一次颗粒及无定形碳网络结构相互连接组成的微米级二次颗粒构成. 电化学测试表明,NaMnPO₄/C复合结构显著改善了材料的离子电导与电子电导,首次报道电流密度为7.75 mA·g^-1、电压范围为1.0 ~ 4.5 V (vs. Na⁺/Na)时,钠离子电池NaMnPO₄正极材料的可逆放电比容量达90 mAh·g^-1.