多尺度结构的 NaTi2(PO4)3 阳极用于具有长循环、高面积容量和宽温操作的钠离子电池

摘要 尽管已经进行大量研究以改善 NASICON 结构 NaTi2(PO4)3 (NTP) 的低内在电子导电性，但实现具有高面积/体积容量的钠离子电池仍然是一项艰巨的挑战。在这里，提出了一种从阳极材料到电极结构的多尺度设计，以获得掺铽和碳涂层的 NTP 复合电极 (NTP-Gd-C)，其中同时实现了铽离子掺杂、氧空位、优化结构、氮掺杂的碳涂层，以及三维网络上的桥接。在整个电极中，通过 NTP-Gd-C 的协同优化，同时提高了优异的层次电子/离子导电性和结构稳定性。因此，NTP-Gd-C 电极的优异电化学性能表现出高面积/体积容量为 1.0 mAh cm−2/142.8 mAh cm−3、高倍率能力（在 200 C 时为 58.3 mAh g−1）、长循环寿命（在 10,000 次循环下容量衰退极低为 0.004%）、以及广温的电化学性能（在 −20°C 下以 2 C 速率为 97.0 mAh g−1）。此外，NTP-Gd-C//Na3V2(PO4)3/C 全电池在 200 C 时也提供了优异的速率能力为 42.0 mAh g−1，并在 20 C 下经过 4000 次循环后保持高容量 66.2%。