具有钠超离子导体 (NASICON) 结构的聚阴离子型化合物是钠离子电池正极材料的重要研究对象，该类材料拥有稳定的框架结构、较高的钠离子扩散系数，以及良好的安全性。Goodenough于2016年首次报道了富锰NASICON型正极材料Na₃MnTi(PO₄)₃ (NMTP)的电化学性能，并引起了广泛的关注。然而，该材料中存在大量由于Mn占据Na2空位所产生的反占位缺陷，导致其充放电过程存在显著的电压滞后(voltage hysteresis)现象，进而严重影响了电化学性能。

在本研究工作中，樊阳教授课题组提出了一种电荷补偿策略(charge compensation strategy)，来抑制Mn对Na2空位的占据，有效克服了NMTP中的电压滞后现象。通过用同构的SiO₄^4-取代PO₄^3-，合成了系列阴离子取代的Na₃MnTi(PO₄)_3-x(SiO₄)_x (x = 0.1, 0.2, 0.3)。为了补偿SiO₄^4-额外的负电荷，Mn²⁺被部分氧化为Mn³⁺。由于在电负性和离子半径方面，Mn²⁺与Na⁺之间比Mn³⁺与Na⁺之间具有更高的相似性，因此Mn³⁺对钠空位的占据倾向显著低于Mn²⁺。XRD图谱的Rietveld精修分析证实，在Na₃MnTi(PO₄)_3-x(SiO₄)_x化合物中，占据Na1和Na2位点（6b和18e）的Mn含量显著降低。电化学测试表明，这种电荷补偿策略可以有效地抑制NMTP在充放电过程中的电压滞后现象，从而显著提高了电极材料的倍率性能和长循环稳定性。相关研究成果以”Anion Substitution to Suppress the Voltage Hysteresis of Na₃MnTi(PO₄)₃ as a Cathode Material for Sodium-Ion Batteries”为题发表在ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 38092‒38100。信阳师范大学化学化工学院2021级硕士研究生卢思潼为论文的第一作者，樊阳教授和曹康哲副教授为论文的通讯作者。

近期，该课题组在锂/钠离子电池研究方面取得系列成果，论文发表在Inorg. Chem. 2024, 63, 15340‒15347；J. Solid State Chem. 2023, 325, 124145；J. Solid State Chem. 2023, 321, 123929。

(化学化工学院 唐林供稿 曹新华审稿 曲剧审核)