据中科院过程所报道，赵君梅研究员团队长期致力于聚阴离子型磷酸盐化合物的研究，成果获多项专利。部分磷酸盐产品已实现公斤级放大，集成的商业级26650圆柱电池证实了其高功率和长循环特性。为进一步降低成本，团队率先开发了三元磷酸盐正极：Na₄VFe_0.5Mn_0.5(PO₄)₃ 。近日，在此前研究成果的基础上，成功研发了系列富钠-低钒的磷酸盐正极材料磷酸铝锰钒钠Na_4.0V_0.8Al_0.2Mn_1.0(PO₄)₃和Na_4.2V_0.6Al_0.2Mn_1.2(PO₄)₃。由于铝替代了其中的钒，这些含铝材料的原材料成本大大降低，如磷酸铝锰钒钠（Na_4.0）的成本，较磷酸钒钠（Na₃V₂）和磷酸锰钒钠(Na₃VMn)分别下降了44%和10%左右。此外，理论计算结果表明，引入铝后形成了较强的离子-共价键，可以有效抑制材料中由于锰存在引起的姜泰勒结构扭曲，即使在高度充电状态下，材料仍然展示出对称的正八面体结构。DFT计算也表明对于铝掺杂的材料，相比于未掺杂的磷酸锰钒钠，具有更宽的三维离子扩散通道，Na+扩散势垒明显降低，展示了优异的动力学性能。因此，含铝的磷酸锰钒钠，其倍率和长循环性能得以显著提升。如在40 C的高倍率下，磷酸铝锰钒钠（Na4.0）正极可以获得84 mA h g^-1的可逆容量，而磷酸锰钒钠的容量仅有62 mA h g^-1；在5 C下循环1000周后，磷酸铝锰钒钠（Na_4.0）可实现超过92%的容量保持率，达到磷酸锰钒钠容量保持率的近2倍。而且，由于锰在材料中的比重较大，材料的电压平台高，具备了较高的能量密度。如磷酸铝锰钒钠（Na_4.0）和磷酸铝锰钒钠（Na_4.2）的全电池能量密度可以分别达到232和224 Wh kg^-1，优于以往文献报道中的多数聚阴离子正极的全电池数据。研究成果以“Mn-Rich Phosphate Cathodes for Na-Ion Batteries with Superior Rate Performance”为题，发表于ACS Energy Letters。