معصومه غایب لو

در سال‌های اخیر باتری‌های یون‌سدیمی به‌عنوان جایگزینی اقتصادی و پایدار برای باتری‌های یون‌لیتیومی، توجه بسیاری را در حوزه ذخیره‌سازی انرژی جلب کرده‌اند. در این میان، مواد کاتدی پلی‌آنیونی بر پایه آهن (Fe) به‌دلیل فراوانی منابع طبیعی، هزینه پایین، پایداری حرارتی بالا و رفتار الکتروشیمیایی پایدار در واکنش‌هایFe²⁺/Fe³⁺، جایگاه ویژه‌ای یافته‌اند. گروه‌های پلی‌آنیونی نظیر فسفات (PO₄³⁻)، پیروفسفات (P₂O₇⁴⁻)، فلوئورفسفات (PO₄F⁴⁻) و سولفات (SO₄²⁻) با ایجاد اثر القایی قوی، موجب افزایش ولتاژ کاری و بهبود پایداری ساختاری در چرخه‌های شارژ و دشارژ می‌شوند. از میان ترکیبات مختلف، موادی همچون NaFePO₄، Na₂FePO₄F، Na₃Fe₂(PO₄)₃،Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇) وNaFeSO₄F عملکرد قابل‌توجهی از خود نشان داده‌اند. به‌عنوان نمونه، ترکیب چندپلی‌آنیونی Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇) با ظرفیت ویژه حدود mAh/g 129 تغییر حجم کمتر از 4 درصد در طول چرخه، یکی از پایدارترین کاتدها گزارش‌شده است. همچنین ترکیب Na₂FePO₄F با ولتاژ کاری میانگین حدود 3 ولت، تعادلی مناسب میان چگالی انرژی و پایداری حرارتی برقرار می‌سازد. با این حال، محدودیت‌هایی مانند هدایت الکترونی پایین، چگالی انرژی کمتر از کاتدهای لایه‌ای و واکنش‌های سطحی ناخواسته با الکترولیت‌ها، از محدودیت‌های اصلی این دسته از مواد محسوب می‌شوند. برای رفع این مشکلات، راهبردهایی نظیر پوشش‌دهی کربنی، آلاییدن با فلزات واسطه (Mn، Co، Ni)، طراحی نانوساختار و بهینه‌سازی الکترولیت‌ها پیشنهاد شده است. در مجموع، کاتدهای پلی‌آنیونی بر پایه آهن با فراهم‌کردن ترکیبی از ایمنی بالا، پایداری چرخه‌ای، و هزینه پایین مواد اولیه، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین گزینه‌های توسعه‌ی آینده باتری‌های یون‌سدیمی مطرح هستند و مسیر تحقیقاتی گسترده‌ای را برای بهبود عملکرد الکتروشیمیایی این گروه از مواد فراهم کرده‌اند.