DOI: 10.1016/j.ensm.2022.11.018

低成本、长寿命钠离子电池正极材料的开发一直是电网规模储能成功的关键问题之一。Na4Fe3（PO4）2P2O7由于其较高的理论容量、良好的结构稳定性和丰富的资源而受到广泛关注。在此，研究者通过简便的静电纺丝技术和随后的热解工艺，设计并制备了分层碳修饰Na4Fe3（PO4）2P2O7纳米纤维。自支撑Na4Fe3（PO4）2P2O7/C电极表现出良好的机械柔性，以及在钠离子电池中的高电子传导性和超快的Na+迁移，从而实现了高可逆容量（0.2C下为118mAh/g）、优异的循环稳定性（10C下进行10000次循环的容量保持率为79.6%）和良好的倍率性能（20C下为64mAh/g）。由Na4Fe3（PO4）2P2O7/C正极和硬碳负极组装的全电池在20mA/g下的可逆容量为126.4mAh/g，工作电压为2.9V。这种制造用于SIBs的分层碳修饰电极的有效概念有望促进高倍率柔性储能装置的实际应用。

图1.NFPP/C纳米纤维的结构和形态表征。（a）合成示意图。（b）X射线衍射图的Rietveld细化。（c）FTIR和（d）拉曼光谱。（e）高分辨率XPS光谱和C1s轨道峰的相应去卷积结果。（f）TG曲线。（g）N2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线（插图）。

图2.NFPP/C纳米纤维和NFPP侵蚀后碳支架的形态和微观结构表征。（a,b）SEM图像，（c）TEM图像，（d）HRTEM图像和相应的SAED图谱（图（d）的插图）。（e）NFPP-HCl和（f）NFPP/C纳米纤维的HAADF-STEM图像和相应的元素映射图像。

图3.NFPP/C纳米纤维的电化学性能。（a）CV曲线，（b）0.1C下的恒电流充电-放电曲线，以及（c）循环性能和相应的库仑效率。（e）倍率性能和（d）相应的充放电曲线。（f）与一些典型的铁基正极材料相比，NFPP/C正极的Ragone图。（g）10C下的超长寿命循环性能。

图4.动力学和钠储存机制研究。（a）不同扫描速率下的CV曲线。（b）对数峰值电流与对数扫描速率之间的关系。（c）峰值电流与扫描速率平方根之间的线性关系。（d）GITT曲线和Na+的相应化学扩散系数。（e）循环前NFPP/C纳米纤维电极的奈奎斯特图。（f）电极的logi0与1/T的阿伦尼乌斯图。（g）原位XRD的强度等值线图以及初始充放电曲线。（h）NFPP材料的键价图。

图5.SIFC的电化学性能。（a）NFPP/C//HC全电池示意图。（b）20mA/g时进行初始两个循环的充电/放电曲线。（c）100mA/g时的循环性能。（d,e）不同电流密度下的倍率性能和充电/放电曲线。（f）软包电池的典型充电/放电曲线，图（f）的插图是软包电池的相机图像。