我院太行学者三层次引进人才赵孝先教授一直致力于无机多功能储能纳米材料的设计、合成及应用研究，包括锂离子电池、钠离子电池正极和负极材料，以及锂硫电池硫载体等，团队近期在该领域取得了新的进展。

2023年11月23日，赵孝先团队在国际著名期刊Advanced Science (IF 15.1)上发表了题为“Surface Crystal Modification of Na3V2(PO4)3 to Cast Intermediate Na2V2(PO4)3 Phase toward High-Rate Sodium Storage”的研究论文，第一作者为河北农业大学硕士研究生张慧和上海大学的王磊，通讯作者为河北农业大学赵孝先教授、上海大学陈双强教授、青岛大学宋建军教授，我校为第一完成单位。

该研究采用喷雾干燥的方法，合理构筑了封装在多孔N掺杂碳纳米笼(N-NVP/N-CN)中的表面N掺杂NVP纳米颗粒，以此来提高材料的本征电子导电率以及Na⁺扩散动力学。在合成过程中，氮被随机掺杂到NVP和碳层的表面晶体结构中，NVP的表面晶格修饰降低了Na⁺从体向电解质扩散的能垒，提高了本征电子导电率，释放了晶格应力因此加强了循环过程中的机械稳定性。此外，多孔中空结构增加了材料与电解质的接触面积，为氧化还原反应提供了更多的活性位点，缩短了离子扩散路径。在该研究中，作者结合实验表征如Mapping、红外、拉曼、XPS、XANES、EXAFS、原位XRD等，对N的掺杂以及新中间相Na2V2(PO4)3的形成作了系统深入的研究。同时，通过密度泛函理论计算证实了在N-NVP/N-CN氧化还原反应中由于其快速的Na⁺和电子扩散，Na₂V₂(PO₄)₃相具有较低的能垒。证明了Na₃V₂(PO₄)₃ - Na₂V₂(PO₄)₃ - Na₁V₂(PO₄)₃之间快速可逆的电化学三相反应。因此，作为钠离子电池的正极材料，N-NVP/N-CN具有较高的比容量、优异的倍率性能和循环稳定性。