鈉離子電池由于資源豐富、價格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)勢，逐漸成為儲能電池領(lǐng)域的研究熱點。開發(fā)低成本、高性能和穩(wěn)定的儲鈉正負極材料是鈉離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵。近年來，大量的儲鈉正負極材料已被報道，一些材料的性能已接近應(yīng)用要求，為鈉離子電池的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。在這些材料中，鐵基電極材料由于具有成本低、結(jié)構(gòu)多樣、安全穩(wěn)定等特點，被認(rèn)為是大規(guī)模儲能電極材料的理想選擇。

武漢大學(xué)曹余良教授課題組以“RecentProgressinIron-BasedElectrodeMaterialsforGrid-ScaleSodium-IonBatteries”為題在Small上發(fā)表了綜述文章，文章系統(tǒng)地總結(jié)了鐵基電極材料在鈉離子電池的應(yīng)用性能，具體討論了含鐵的氧化物、聚陰離子、亞鐵氰化物、硫化物、磷化物等電極材料的結(jié)構(gòu)及其儲鈉行為。同時，對材料的電極反應(yīng)機理、材料結(jié)構(gòu)-組成-性質(zhì)關(guān)系、提高材料性能途徑、材料發(fā)展方向等方面作了系統(tǒng)分析和總結(jié)。

從綜述內(nèi)容看，鐵基正極材料具有多種結(jié)構(gòu)形式，而這些鐵基正極材料表現(xiàn)出較高的能量密度，如Na2MnFe(CN)6和Na2CoFe(CN)6材料具有~525Wh/kg的比能量（相對于金屬鈉負極），與一些鋰離子電極材料的能量密度相近（Li/LiFePO4,510Wh/kg;Li/LiCoO2,530Wh/kg;Li/LiMn2O4,429Wh/kg），具有非常潛在的應(yīng)用價值。同時，聚陰離子材料（NaFePO4，Na2FeP2O7和Na3Fe4(PO4)2(P2O7)等）由于具有較為穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性，這為開發(fā)低成本和安全的鈉離子儲能電池提供了可選材料體系。鐵基負極材料主要表現(xiàn)出轉(zhuǎn)換反應(yīng)的儲鈉機制，設(shè)計合適的電極結(jié)構(gòu)（如導(dǎo)電碳骨架和納米化），可以有效地提高材料的電化學(xué)性能。然而，許多鐵基電極材料的性能與理論值還有較大差距，表明仍具有繼續(xù)提升其性能的潛力，還有許多工作有待深入研究。