龍云飛，蘇 靜，呂小艷，文衍宣

（1.廣西大學化學化工學院，廣西南寧530004；2.廣西大學新農(nóng)村發(fā)展研究院）

隨著化石能源資源的短缺以及由其帶來的環(huán)境問題日益突出，可再生能源（太陽能、風能）的開發(fā)利用已成為人類的必然選擇。 但是，可再生能源的隨機性和間歇性特征要求其必須經(jīng)過儲能設備（如儲能電池）后才能進入電網(wǎng)［1］。 鋰離子電池自1990 年問世以來，不僅在便攜式電子產(chǎn)品中得到廣泛應用，而且在電動汽車和電力儲能系統(tǒng)中的應用也越來越受到重視［2］。由于鈉與鋰的物化性質(zhì)相似，且資源豐富、成本低廉，因此鈉離子電池也是非常有發(fā)展?jié)摿Φ膬δ茈姵兀?］。 近年來，便攜式電子產(chǎn)品、電動汽車和儲能領(lǐng)域的快速發(fā)展對電池能量密度和功率密度的要求越來越高，例如未來電動車輛需要至少300 km 的行駛距離才能成功進入大眾消費市場［4］。正極材料是鋰（鈉）離子電池的重要組成部分，對電池性能和成本有著非常重要的影響， 因此必須在保證正極材料壽命、 成本和安全性的前提下顯著提高其能量密度和倍率性能。 提高材料能量密度的途徑主要有［4］：1）利用多電子（n＞1）反應；2）降低正極材料的摩爾質(zhì)量；3）提高正極材料的工作電壓。

在現(xiàn)有的正極材料中，磷酸鹽AMPO4（A=Li、Na，M=Mn、Fe、Co、Ni）由于具有強的P—O 共價鍵，顯示出優(yōu)越的安全性能和循環(huán)壽命， 而且環(huán)境友好、成本低［5］。但是，較大的相對分子質(zhì)量導致其比容量和能量密度較低， 如LiFePO4和LiMnPO4的理論能量密度只有578 W·h/kg 和663 W·h/kg，還不能滿足便攜式電子產(chǎn)品、電動汽車和儲能領(lǐng)域的要求。

提高AMPO4能量密度最直接的途徑是引入F-得到A2MPO4F（A=Li、Na，M=Mn、Fe、Co、Ni）［6］。 由于F-具有最大的電負性，M—F 鍵的強度大于M—O 鍵的強度， 引入F-可有效提高材料的工作電壓，即A2MPO4F 具有比AMPO4更高的工作電壓。 同時，A2MPO4F 可脫/嵌2 個Li+或Na+，利用2 電子反應能夠進一步提高材料的比容量。因此，A2MPO4F 是一類兼具磷酸鹽材料高安全性和多電子材料高能量密度的新型正極材料。 筆者主要介紹A2MPO4F 的結(jié)構(gòu)、 合成方法與改性方面的最新進展， 討論了A2MPO4F 所面臨的主要挑戰(zhàn)。

1 A2MPO4F 的結(jié)構(gòu)與性能

1.1 A2MPO4F 的晶體結(jié)構(gòu)

A2MPO4F 的晶體結(jié)構(gòu)與過渡金屬離子尺寸和Li 與Na 的比例有關(guān)［6］。 A2MPO4F（A=Li、Na，M=Fe、Co、Ni）為 二 維 層 狀 開 放 結(jié) 構(gòu)，Li2FePO4F［7］、Na2FePO4F［8］、Na2CoPO4F［9］和Na2NiPO4F［10］為Pbcn空間群。 例如，Na2FePO4F 二維層狀結(jié)構(gòu)由［FePO4F］層和位于層間的Na+組成，Na+占據(jù)兩個晶體位置Na1和Na2［11］。 鐵八面體鏈通過沿c軸方向的PO4四面體角共享連接形成［FePO4F］層。 兩個FeO4F2通過面共享形成雙Fe2O7F2單元，F(xiàn)e2O7F2單元通過沿a方向的F 原子角共享形成鐵八面體鏈（見圖1A）。 Na+在Na2FePO4F 中 沿［100］和［001］平 面 擴 散（見 圖1B）， 遵 循 兩 相 機 理［11-14］：Na2FePO4F （Pbcn）→Na1.5FePO4F（P21/c）+0.5Na 和Na1.5FePO4F（P21/c）→NaFePO4F（Pbcn）+0.5Na。 鈉在Na2FePO4F 中兩相脫出/嵌入過程是高度可逆的，且氟磷酸鹽框架結(jié)構(gòu)非常堅固，但是鈉離子擴散速率低可能會限制其倍率性能。

Li2CoPO4F［15］、Li2NiPO4F［16-17］和NaLiFePO4F［18］為層 狀 結(jié) 構(gòu)、Pnma空 間 群。 Li2CoPO4F［15］結(jié) 構(gòu) 是 由［CoPO4F］層和位于層間的Li+組成（見圖2）。 在［CoPO4F］層中，金紅石型CoO4F2八面體沿b方向構(gòu)成CoO4F2八面體長鏈，八面體長鏈與孤立的PO4四面體通過共享O（1）、O（4）、O（5）、O（6）的角連接在一起。 Li2CoPO4F 中有3 類Li+位點，即有3 組非等效的連續(xù)空穴和通道用于Li+傳遞，3 個鋰晶體學位置間6 種相鄰躍遷路徑的能壘較低（0.12～0.43 eV），形成了3 條鏈式傳遞通道［19-21］。 因此，Li2CoPO4F 中Li+擴散屬于三維擴散， 比一維或二維擴散更有利于獲得高功率特性。

圖1 Na2FePO4F 的晶體結(jié)構(gòu)

圖2 Li2CoPO4F 的晶體結(jié)構(gòu)

Na2MnPO4F 為 三 維P21/n結(jié) 構(gòu)（ 見 圖 3）。Na2MnPO4F［22］結(jié)構(gòu)中F 離子骨架沿b軸延伸并被MnO4F2和NaO4F2八面體所包圍。 兩個MnO4F2八面體與F 離子沿主鏈的角共享交替放置形成單鏈。MnO4F2鏈通過PO4四面體相互連接。 鈉離子位于骨架的間隙位置，4 個鈉離子沿著主鏈圍繞一個氟離子。 圖3 中鈉離子沿b軸方向的擴散路徑有Na1-Na4 鏈、Na2-Na3 鏈和鏈間擴散［22］，3 種鏈式擴散活化勢壘（＜0.6 eV）在一個合理范圍內(nèi)。 此外，高擴散能壘（＞1 eV）禁止Na+垂直于F-主鏈躍遷。 因此，Na+在Na2MnPO4F 的擴散為三維擴散。 經(jīng)離子交換得到的Li2MnPO4F 具有與Na2MnPO4F 相同的晶體結(jié)構(gòu)，但是Li2MnPO4F 中Li 離子擴散的活化勢壘低于Na2MnPO4F 中Na 離子擴散的活化勢壘，而且鋰離子能夠在單鏈內(nèi)通過垂直于F-主鏈的路徑擴散。

圖3 Na2MnPO4F 的晶體結(jié)構(gòu)

電極材料中的缺陷化學對材料的電化學性能具有重要的影響。 A2MPO4F 可能存在的缺陷有A 位弗侖克爾缺陷、M 位弗侖克爾缺陷、A/M 反位缺陷和O/F 反位缺陷［23］。 A/M 反位缺陷形成能遠低于弗侖克爾缺陷和O/F 反位缺陷的形成能［23］，是A2MPO4F的主缺陷。 A2MPO4F 中A/M 反位缺陷除了與合成過程有關(guān)外， 在離子電化學脫嵌和充放電循環(huán)過程中也會形成A/M 反位缺陷［24］。

1.2 A2MPO4F的電化學性能

堿金屬離子在A2MPO4F（A=Li、Na；M=Mn、Fe、Co、Ni）中電化學脫嵌過程可表示為A2MPO4F→AMPO4F+A++e-；AMPO4F→MPO4F+A++e-。DFT 計算（見表1）說明Li2MPO4F 的脫鋰體積和脫鋰電位隨著過渡金屬原子序數(shù)的增加而增大， 脫出第1 個鋰離子的體積變化相對較小， 脫出第2 個鋰離子的體積變化較大，但是也與現(xiàn)有正極材料相當［25］。一般而言，Li2MPO4F 在反復充放電循環(huán)中的體積變化不太可能導致正極的機械失效。 雖然Na2MnPO4F 脫除第1 個鈉離子時體積變化為8%，但是完全脫除2 個鈉離子時體積變化達到17%［26］。 因此，較大的體積變化可能會導致Na2MnPO4F 結(jié)構(gòu)的機械破壞。

Li2MPO4F 可逆脫出2 個Li+的比容量接近300 mA·h/g、能 量 密 度 也 在1 200 W·h/kg 以 上，Na2MnPO4F 可逆脫出兩個Na+后能量密度也在1 000 W·h/kg 以上，遠高于現(xiàn)有的鋰（鈉）離子電極正極材料。 因此，A2MPO4F（A=Li、Na，M=Mn、Fe、Co、Ni）有望成為高能量密度的鋰（鈉）離子電池正極材料。

表1 第一性原理計算A2MPO4F 平均電壓、體積變化率、理論比容量和功率密度

2 A2MPO4F 的合成方法

2.1 高溫固相反應法

固相反應法過程簡單、易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，是合成A2MPO4F 的首選方法。固相法合成A2MPO4F 包括兩步法［15-16，18-19，27-28］和一步法［10，13，22，29］。 兩步法是先合成AMPO4，然后AF 與AMPO4反應生成A2MPO4F，如Amaresh 等［27］用LiCoPO4與LiF 反應合成Li2CoPO4F，1C 放電比容量達到108 mA·h/g。一步法是將原料混合后經(jīng)過一步高溫固相反應合成A2MPO4F，如Hu等［29］以FePO4·2H2O、NaHCO3、NaF 和葡萄糖為原料，用一步固相反應法合成了Na2FePO4F/C，2C 放電比容量為90.3 mA·h/g。

由于A2MPO4F 在高溫下不穩(wěn)定、易分解產(chǎn)生雜質(zhì)［30］，因此固相反應的溫度、時間和降溫程序會影響產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)。 例如，在Li2CoPO4F 合成過程中，550 ℃合成的產(chǎn)物主要物相為LiCoPO4、LiF 和少量Li2CoPO4F；600 ℃合成產(chǎn)物的主要物相是Li2CoPO4F 和少量LiCoPO4雜質(zhì)；反應溫度升到650 ℃時，雜質(zhì)LiCoPO4消失，但是產(chǎn)生了少量金屬鈷雜質(zhì)；溫度達到700 ℃時，再次出現(xiàn)鈷和LiCoPO4雜質(zhì)［31］。 Kosova 等［32］將Li2CO3、Co3O4、C、NH4H2PO4、LiF 的 混 合 物 在650、700、800 ℃反 應， 形 成 的 是Li2CoPO4F、LiCoPO4、Li3PO4、CoO 的混合物；而LiCoPO4和LiF 加熱到600 ℃則得到單相Li2CoPO4F。 因此，高溫固相反應法的關(guān)鍵是選擇合適的合成工藝，控制固相反應溫度、 反應時間和冷卻過程得到單相A2MPO4F。

為克服固相法原料混合不均勻、 產(chǎn)物顆粒大的缺點，常將固相法與高能球磨相結(jié)合，利用高能球磨制備納米尺度均勻混合的原料，然后經(jīng)過固相反應生成A2MPO4F。Deng 等［33］用高能球磨輔助一步固相反應合成了Na2FePO4F/C，1.0C 放電比容量為78.2 mA·h/g，4C 循環(huán)1 000 次后容量保持率達到84.7%。

高溫固相法的另一個優(yōu)點是可以使用有機碳源在高溫反應過程中原位熱解生成碳材料，包覆在A2MPO4F 顆粒表面，制備碳包覆A2MPO4F 納米復合材料［27，33］。例如Deng 等［33］利用高溫熱解維生素C 在Na2FePO4F 表面生成納米碳膜， 并在顆粒間形成多孔碳網(wǎng)。碳膜和碳網(wǎng)能夠有效地提高顆粒的電導率，抑制高溫反應過程和充放電循環(huán)過程中顆粒的生長和團聚，減少電極表面與電解液間的直接接觸，抑制電極與電解液間的副反應。此外，碳網(wǎng)的多孔結(jié)構(gòu)還能促進電解液的滲透，從而有效地提高Na2FePO4F/C納米復合材料的倍率性能和循環(huán)性能。

2.2 液相化學法

液相化學法主要是采用液相化學反應制備均勻的前驅(qū)體， 熱處理后得到A2MPO4F 及其復合材料，主要包括水/溶劑熱法、溶膠-凝膠法和溶液燃燒法。

1）水/溶劑熱法是在低溫（＜300 ℃）下獲得高結(jié)晶度聚陰離子材料的有效方法，而且還能控制形貌，因此水/溶劑熱法合成A2MPO4F 日益得到重視［8，10，34-36］。Ling 等［36］在水-乙二醇中合成了雙殼空心Na2FePO4F/C微球，0.1C 放電容量高達120.1 mA·h/g，1C 循環(huán)200次 后 容 量 保 持 率 為92.5%。 Schoiber 等［34］研 究說明反應條件、 溶劑極性和沸點對于合成單相Li2CoPO4F 非常重要。 首先，在給定溶劑熱反應條件（215 ℃，24 h）下溶劑極性［ET（30）］會影響產(chǎn)物組成。在 乙 二 醇［ET（30）=235.66 kJ/mol、沸 點 為199 ℃］、甘油［ET（30）=238.59 kJ/mol、沸點為290 ℃］和二甘醇［ET（30）=225.20 kJ/mol、沸 點 為244 ℃］中 沒 有形成任何Li2CoPO4F，但是在四乙二醇［ET（30）=218.50 kJ/mol、沸 點 為314 ℃］、四 乙 二 醇 二 甲 醚［ET（30）=164.50 kJ/mol、沸點為375 ℃］和聚乙二醇400［ET（30）=216.83 kJ/mol、沸點＞200 ℃］中的產(chǎn)物主要是Li3PO4、LiCoPO4、LiF 和少量Li2CoPO4F。 由于使用這些溶劑（沸點＞200 ℃）的合成過程中沒有因溶劑蒸發(fā)而產(chǎn)生壓力， 原料在溶劑中的溶解度和產(chǎn)物（特別是Li2CoPO4F）的形成僅取決于所用反應溶劑的極性。 其次，溶劑熱合成法制備Li2CoPO4F 顯然需要低沸點溶劑自身產(chǎn)生的壓力。在使用溶劑1，5-戊烷二醇［ET（30）=217.25 kJ/mol、沸點為242 ℃］、2，3-丁烷二醇［ET（30）=216.83 kJ/mol、沸點為182 ℃］或1，2-丙 烷 二 醇［ET（30）=226.45 kJ/mol、沸 點 為188 ℃］的合成過程中檢測到2×106Pa 的自生壓力。高沸點1，5-戊烷二醇的自生壓力可能與其通過關(guān)環(huán)反應生成的低沸點四氫吡喃（88 ℃）有關(guān)。 1，5-戊烷二醇得到的是單一產(chǎn)物Li2CoPO4F，2，3-丁烷二醇和1，2-丙烷二醇的主要產(chǎn)物是Li2CoPO4F 和少量CoHPO4·H2O。此外，反應時間對合成產(chǎn)物也有影響，1，5-戊烷二醇或/和2，3-丁烷二醇在24 h 后形成的是單一產(chǎn)物Li2CoPO4F，但是反應時間增加到時36 h時生成少量的LiCoPO4第二相。 Ling 等［36］研究也表明：280 ℃反應4 h 的產(chǎn)物是NaFePO4，6 h 的主要產(chǎn)物是NaFePO4和少量的Na2FePO4F；8 h 后只有單一產(chǎn)物Na2FePO4F，而且由NaFePO4向Na2FePO4F/C 轉(zhuǎn)變過程中未形成其他中間產(chǎn)物。 因此，反應溫度、反應時間和溶劑性質(zhì)（如極性和沸點）是水/溶劑熱法合成A2MPO4F 的關(guān)鍵參數(shù)。

2）溶膠-凝膠法是先制備納米級前驅(qū)體，熱處理后得到納米級A2MPO4F［7，31-32，37-38］。 例如，Hua 等［37］用溶膠-凝膠法制備了多孔海綿狀Na2FePO4F/C 納米復合材料，5C 和0.1C 比容量高達64.7 mA·h/g 和115.5 mA·h/g。 Goubard-Bretesche 等［38］用非水氟溶膠-凝膠法獲得了Li2CoPO4F。

3）溶液燃燒法是通過氧化劑-還原劑間的快速燃燒過程形成納米前驅(qū)體， 經(jīng)過熱處理后得到A2MPO4F［21，39］。 如Sharma 等［39］以Fe（NO3）3-L-抗壞血酸的溶液燃燒合成了Na2FePO4F/C，0.1C 放電比容量為100 mA·h/g。

2.3 噴霧干燥（熱解）法

噴霧熱解［40］和噴霧干燥［41-46］法是將溶液或固體懸浮液噴射成液滴，液滴通過熱氣流干燥，溶劑蒸發(fā)后析出固體顆粒， 經(jīng)高溫固相反應生成A2MPO4F。Langrock 等［40］用超聲噴霧熱解合成了Na2FePO4F/C中空球，0.1C 和1C 容量為89 mA·h/g 和75 mA·h/g，循環(huán)750 次后容量保持率為80%。 Brisbois 等［41］、Lin等［42］、Zou 等［43］、Brisbois 等［44］、Mahmoud 等［45］、Wu 等［46］用噴霧干燥合成了Na2FePO4F 和Na2MnPO4F 中空微球、Na2CoPO4F 微球和Na2FePO4F/CNT 多孔微球。 噴霧熱解和噴霧干燥法的優(yōu)勢是可以通過控制噴霧過程得到密實球、 多孔球、 中空球等不同形貌的顆粒。與噴霧熱解相比，噴霧干燥法更容易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

此 外，Hu 等［47］用 靜 電 紡 絲 合 成 了Na2FePO4F/C納米纖維膜，0.1C 放電比容量為117.8 mA·h/g，10C放電比容量達到46.4 mA·h/g，5C 循環(huán)2 000 次后容量保持率為85%，具有較高的可逆容量、出色的速率能力和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

3 A2MPO4F的改性

F—M 鍵的離子性和強度比O—M 鍵強，導致工作電壓升高， 但是與此相關(guān)的電子局域化卻降低了材料的本征電導率，因此A2MPO4F 的倍率性能不理想。 例如Na2FePO4F 的8C 放電比容量僅為0.1C 比容量的12%［40］。 在顆粒表面包覆導電材料（如各種導 電 碳 材 料［27，36-37，40，44-46，48］）是 提 高 導 電 性 能 的 有 效途徑。 如聚乙烯二氧噻吩（PEDOT）包覆Na2FePO4F的C/5（1C=124 mA/g）放電比容量（123.1 mA·h/g）接近理論容量，10C 放電比容量（76.1 mA·h/g）約為Na2FePO4F 的10 倍， 該材料在1C 循環(huán)700 次后容量保持率約為70%［49］。

除包覆導電材料外，在A2MPO4F 晶格中摻雜其他離子可以提高材料本征電導率［50-52］。 第一性原理計算表明用Co 取代A2FePO4F（A=Li、Na）中Fe 可以提高材料放電電位、減少帶隙和降低離子擴散能壘，PDOS 分析發(fā)現(xiàn)Fe-3d和Co-3d能帶在費米能級附近有很強的雜化，意味著A2Fe1-xCoxPO4F 可能具有比A2FePO4F 更好的導電性［50-51］。Na2Fe0.94Co0.06PO4F/C 在0.2C 的比容量為99.93 mA·h/g，1C 循環(huán)400 次后放電容量保持率為62.1%［51］。 用Mn 部分取代Fe 不僅可以提高Na2Fe1-xMnxPO4F 的放電電壓平臺， 而且還可以調(diào)節(jié)材料的晶體結(jié)構(gòu)［52］。 例如Na2Fe0.9Mn0.1PO4F（x=0.1） 是 二 維 層 狀 結(jié) 構(gòu)、Pbcn空 間 群， 而Na2Fe1-xMnxPO4F（x≥0.3）則由Na2FePO4F 的二維層狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2MnPO4F 的三維隧道結(jié)構(gòu)。

4 電解液與電極/電解液界面穩(wěn)定性

要獲得高能量密度，A2MPO4F 必須在高壓下操作以脫出更多的金屬離子。 高壓操作不僅會引起電解液的降解， 還會影響A2MPO4F 材料的表面性質(zhì)，導致過渡金屬離子在電解液中溶解， 從而降低材料的固有性能［53］。 因此，開發(fā)能夠在高電壓下穩(wěn)定運行、低成本的電解液是獲得高能量密度A2MPO4F 的前提。 例如，Li2CoPO4F 在氟代碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯（FEC/DMC，體積比為1∶1）中的容量保持率遠高于在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯（EC/DMC，體積比為1∶1）中的保持率［54］。 主要是因為FEC 基電解液優(yōu)異的高壓抗氧化性能夠有效地抑制電解液的氧化分解，在電極表面形成更穩(wěn)定的表面膜，抑制電極/電解液界面副反應， 提高充放電循環(huán)過程中電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性［54］。 Nagahama 等［55］指出Li2NiPO4F 在1 mol/L 四氟硼酸鋰/碳酸乙烯酯-碳酸二甲酯-癸二酸（體積比為25∶25∶50） 電解液中表現(xiàn)出5.3 V 的氧化還原電位。近年來，對高壓電解液的研究取得了積極的進展， 如1 mol/L 六氟磷酸鋰-0.02 mol/L 二氟草酸硼酸鋰/氟代碳酸乙烯酯-氟代碳酸二乙酯-全氟醚（1 mol/L LiPF6-0.02 mol/L LiDFOB/FEC-FDECHFE，體積比為2∶6∶2）電解液能夠在5.5 V 穩(wěn)定運行［56］。 這些為開發(fā)A2MPO4F 電解液提供很好的借鑒和指導。

由于高壓下穩(wěn)定運行的電解液在短期內(nèi)很難實現(xiàn)商業(yè)化， 而且A2MPO4F/電解液界面不可避免地存在各種副反應，因此最直接有效的方法是在A2MPO4F表面包覆功能性涂層，以改善其電化學穩(wěn)定性［57］。除導 電基底可以充當功能性涂層［27，36-37，40，44-46，48-49，52］外，研究較多的是ZrO2［58-59］、Al2O3［60］和SiO2［61］等金屬氧化物涂層。 例如，1%（質(zhì)量分數(shù)）的Al2O3包覆Li2CoPO4F 在C/2 循環(huán)15 次后容量保持率由未包覆材料的53%增加到包覆后的73%［60］。 快離子導體Li3PO4包覆Li2CoPO4F，20C 放電容量為141 mA·h/g，比未包覆樣品高出約20 mA·h/g；5C 循環(huán)40 次后的容量保持率為79.8%，比未包覆樣品高24%，表現(xiàn)出良好的倍率性能和循環(huán)性能［62］。 主要是表面功能性涂層， 尤其是快離子導體涂層能夠在電極表面和電解液間形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)中間相，保護A2MPO4F 電極材料免受充放電過程中產(chǎn)生的有害反應產(chǎn)物（如HF）的影響，降低過渡金屬的溶解，使得電極之間能夠進行平滑的電化學反應， 提高材料的熱穩(wěn)定性［62］。因此，有必要拓寬表面功能涂層材料的種類，深入研究包覆技術(shù)和涂層作用機理。

5 展望

盡管A2MPO4F 具有較高的理論比容量和能量密度，但是在實際應用中還存在諸多問題。 首先，較低的本征電導率限制了材料的倍率。 研究說明中空或多孔/導電復合結(jié)構(gòu)能夠提供更多的反應活性位點，縮短離子的擴散距離，促進電解液在材料內(nèi)部的滲透，容忍充放電循環(huán)中較大的體積變化，并能克服納米結(jié)構(gòu)材料在充放電過程中的團聚。體相摻雜，尤其是多離子多位復合摻雜能在原子分子尺度提高材料的本征電導率。因此，設計和制備復合摻雜中空或多孔A2MPO4F/導電復合材料有望成為提高A2MPO4F 導電性能的有效途徑。其次，高電壓下電解液和A2MPO4F 電極/電解液界面穩(wěn)定性。A2MPO4F 電位比較高，特別是脫除第2 個堿金屬離子需要在更高的電位下進行。 因此，高電壓操作下電解液和A2MPO4F 電極/電解液界面穩(wěn)定性就成為能否獲得高能量密度的關(guān)鍵。 目前的研究主要集中在開發(fā)高電位穩(wěn)定的電解液和表面功能涂層， 對高電位下電解液和涂層影響電極/電解液界面穩(wěn)定性的微觀機制研究較少。第三，充放電循環(huán)過程中體積變化引起機械破壞。盡管氟磷酸鹽框架結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，但是脫除2 個堿金屬離子特別是鈉離子時仍存在較大的體積變化，仍可能存在機械失效，但是目前相關(guān)研究較少。

綜上所述，A2MPO4F 是很有潛力的高能量密度正極材料。 但是目前研究主要集中在材料結(jié)構(gòu)和電解液對第一個堿金屬離子脫嵌的影響， 甚少研究高壓下第二個堿金屬離子脫嵌過程。因此，為充分發(fā)揮A2MPO4F 高能量密度優(yōu)勢，需要深入研究材料結(jié)構(gòu)、電解液組成和電極結(jié)構(gòu)影響高壓下堿金屬離子脫嵌的微觀機制及其相應的設計優(yōu)化方法和加工技術(shù)。