钠离子电池（SIBs）凭借钠资源丰富、成本低以及多样化的储能场景等优势，成为大规模储能领域极具吸引力的候选者之一。然而，钠离子电池的性能很大程度上取决于正极材料的特性。焦磷酸磷酸铁钠正极（Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇)，简称NFPP）具有较高的理论比容量、适中的工作电位及较小的体积应变，成为钠离子电池用铁基聚阴离子正极材料的有力候选者。但NFPP正极材料较低的电子电导率和缓慢的离子传输能力限制了其实际应用。

化工海洋与生命学院颜洋、刘安敏团队联合东北师范大学吴兴隆团队，通过溶胶-凝胶法一步合成了以高价态铋离子（Bi³⁺）取代铁离子（Fe²⁺）的NFPP材料，构建了具有不同Bi³⁺掺杂量（x=0.01, 0.02, 0.03）的Na₄Fe_3-1.5xBi_x(PO₄)₂P₂O₇正极材料。电化学测试证明了该材料优异的电化学性能，有效提升晶格稳定性和材料的电导率，为开发高性能储能材料提供了新思路。

近日，该研究成果以“Ionic Polarization-Driven Defect Engineering in Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇) Cathode: Fast Charging and Ultra-Long Cycle Life of Sodium-Ion Batteries”为题发表在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上。化工海洋与生命学院硕士研究生王昱捷、东北师范大学谷振一为论文共同第一作者，颜洋、李成杰、刘安敏、吴兴隆为论文共同通讯作者。

研究工作提出了一种离子极化驱动的缺陷工程策略，通过离子掺杂调控NFPP的电子结构和钠离子传输动力学。实验结果和理论计算表明，引入Bi³⁺掺杂，显著提高了NFPP的晶体结构稳定性，并优化了材料的带隙（从3.29eV降至0.16eV），引入晶格缺陷可以提供额外的钠存储位点。

优化后的0.02Bi-NFPP正极表现出优异的电化学性能，纽扣电池在1 C倍率下仅需31.6分钟即可充电至80%；在20C倍率下循环20000次后，容量衰减率仅为每循环0.000495 mAhg^-1（容量保持率达86.9%）。

采用硬碳负极的全电池在1 C倍率下循环200次后容量保持率达95.5%。揭示了离子极化效应与晶格缺陷之间的协同作用机制，为设计兼具快速充放电能力和超长寿命的SIBs正极材料提供了一种新策略。全电池优异的电化学性能，使本研究的材料在未来钠离子电池（SIBs）的工业化应用中极具前景。

审核：王天舒