Emerging markets in electrochemical energy storage, such as stationary grid storage, coupled with future concerns over the availability of lithium, places sodium-ion battery (SIB) technologies at a unique position to enter the market as a commercially viable alternative. Current shortcomings in the performance of cathode materials in SIBs would necessarily need to be addressed if this technology is to compete with existing commercial lithium-ion battery counterparts. Prussian White (PW), a promising cathode material currently being produced by Altris AB in Uppsala, Sweden, has been shown in many regards to be a promising candidate as a cathode material. In efforts to improve the lifetime, thermal stability, and rate capability of the material, both zinc oxide (ZnO) and polyaniline (PANI) coatings were applied to the active material powder.  Scanning electron microscopy (SEM) images of the ZnO coated PW showed that the ZnO was concentrated to certain regions, resulting in a rough and compromised coating. Furthermore, the notable presence of iron 2p orbital peaks in XPS spectra for ZnO and PANI coated samples, together with the SEM images, suggests that no method resulted in a conformal coating. Crystallographic information obtained using a capillary X-ray diffractometer showed that the PANI coating process had caused the PW to transition from a monoclinic to a cubic structure. This phase transition, based on subsequent thermogravimetric analysis, is attributed to an increase in both interstitial and lattice water content.  A comparative analysis of particle size and morphology, before and after slurry homogenization, showed that the ball milling technique used resulted in a reduction in size. Moreover, the ball milling process affected the uncoated PW more than the ZnO coated PW.  Findings, based on galvanostatic cycling of both full and half cells, indicate that the ZnO coating method on average results in a 12 mAh g1 loss in discharge capacity. The PANI coated PW showed a drop in capacity of approximately half that of the uncoated reference samples. No significant differences were observed in capacity retention, coulombic efficiency, and thermal stability between ZnO coated and uncoated PW. The better rate capability of the uncoated PW is suggested to be a result of the smaller particle size. Explanations for the observed similarities in electrochemical performance include (i) the breaking up of particles and agglomerates during the ball milling process (exposing uncoated faces), and (ii) the compromised coating. / Framväxande marknader inom elektrokemisk energilagring, såsom stationär nätlagring, i kombination med framtida oro över tillgängligheten av litium, placerar natriumjonbatteriteknik (SIB) i en unik position för att komma in på marknaden som ett kommersiellt lönsamt alternativ. Nuvarande brister i prestanda av katodmaterial i SIB måste nödvändigtvis åtgärdas om denna teknik ska konkurrera med befintliga kommersiella litiumjonbatterier. Prussian White (PW), ett lovande katodmaterial som produceras av Altris AB i Uppsala, Sverige, har i många avseenden visat sig vara en lovande kandidat som katodmaterial. I försök att förbättra materialets livslängd, termiska stabilitet och cyklingshastighetsförmåga applicerades både zinkoxid (ZnO) och polyanilin (PANI) -beläggningar på PW.  Svepelektronmikroskopi (SEM) -bilder av den ZnO-belagda PW visade att ZnO koncentrerades till vissa regioner, vilket resulterade i en grov och komprimerad beläggning. Vidare antyder närvaron av järn 2p orbitaltoppar i XPS-spektra för ZnO- och PANI-belagda prover, tillsammans med SEM-bilderna, att ingen metod resulterade i en lyckad beläggning. Kristallografisk information erhållen med användning av en kapillär röntgendiffraktometer visade att PANI-beläggningsprocessen hade orsakat en fasomvandling från en monoklinisk till en kubisk struktur. Denna fasomvandling, baserad på efterföljande termogravimetrisk analys, tillskrivs en ökning av både interstitiellt och gittervatteninnehåll.  En jämförande analys av partikelstorlek och morfologi före och efter homogenisering visade att den använda kulkvarnstekniken resulterade i en minskning i storlek. Dessutom påverkade kulkvarnsprocessen den obelagda PW mer än den ZnO-belagda PW.  Resultat, baserade på galvanostatisk cykling av både hel- och halvceller, indikerar att ZnO-beläggningsmetoden i genomsnitt resulterar i en 12 mAh g-1-förlust i urladdningskapacitet. Den PANI-belagda PW uppvisade en minskning i kapacitet på ungefär hälften av de obelagda referensproverna. Inga signifikanta skillnader observerades i kapacitetsretention, coulombisk effektivitet och termisk stabilitet mellan ZnO-belagd och obelagd PW. Den bättre hastighetsförmågan hos obelagd PW föreslås vara ett resultat av den mindre partikelstorleken. Förklaringar för de observerade likheterna i elektrokemisk prestanda innefattar (i) uppbrytning av partiklar och agglomerat under kulfräsningsprocessen (exponering av obelagda ytor) och (ii) ofullständig beläggning.

An urgent transformation from fossil fuels to cleaner energy sources to combat climate change has led to the utilization of renewable energies like solar, wind, and tidal power. However, the intermittency of these sources hinders their wider implementation. To address this, large-scale electrical energy storage (EES) systems are needed. These systems store excess energy during periods of surplus and release it during peak demand, enhancing grid reliability. Secondary batteries have been developed as promising EES solutions due to their reliability, independence from weather, and ease of maintenance. While lithium-ion batteries (LIBs) are popular as secondary batteries, their limited lithium supply, and rising costs demand for cost-effective alternatives. This study focuses on developing sodium iron fluorophosphate (Na2FePO4F) as a promising cathode material for SIBs. Because of its iron-based composition, which is generated from sustainable sources, Na2FePO4F offers a potential solution to the cost and supply difficulties related with LIBs. However, challenges exist, including low electronic conductivity and inferior electrochemical performance. To address these challenges, this research explores mechanochemically assisted solid-state synthesis routes as a low-cost and environmentally friendly approach. The characterization and performance evaluation of Na2FePO4F (NFPF) and NFPF/C positive electrode materials for sodium-ion batteries (SIBs) were systematically investigated through a range of analytical techniques, including XRD, TGA, SEM-EDS, FT-IR, and Raman analyses. A single-step solid-state synthesis demonstrates effectiveness in producing NFPF and NFPF/C-positive electrode materials. Moreover, Fe2O3 nanoparticles serve as the primary iron source in the solid-state synthesis of iron-based fluorophosphate Na2FePO4F/C, successfully producing both NFPF pristine phase and NFPF carbon-coated active materials. Finally, a comparison between the two synthesis pathways reveals that the active material from single-step solid-state synthesis exhibits a superior initial discharge specific capacity of 74.24 mAh⋅g−1 at 0.005 C, outperforming the double-step solid-state synthesis. These findings can contribute to the development of affordable and sustainable energy storage solutions, offering alternatives to traditional LIBs. / En akut omvandling från fossila bränslen till renare energikällor för att bekämpa klimatförändringarna har lett till ett utnyttjande av förnybar energi som sol-, vind- och tidvattenkraft. Emellertid hindrar dessa källors intermittenser deras bredare genomförande. För att komma till rätta med detta behövs storskaliga system för lagring av elektrisk energi (EES). Dessa system lagrar överskottsenergi under perioder med överskott och släpper ut den under toppbelastning, vilket förbättrar nätets tillförlitlighet. Sekundära batterier har utvecklats som lovande EES-lösningar på grund av deras tillförlitlighet, väderberoende och enkla underhåll. Medan litiumjonbatterier (LIB) är populära som sekundära batterier, kräver deras begränsade litiumtillgång och stigande kostnader kostnadseffektiva alternativ. Denna studie fokuserar på att utveckla natriumjärnfluorfosfat (Na2FePO4F) som ett lovande katodmaterial för SIB. På grund av sin järnbaserade sammansättning, som genereras från hållbara källor, erbjuder Na2FePO4F en potentiell lösning på kostnads- och försörjningssvårigheter relaterade till LIB. Men det finns utmaningar, inklusive låg elektronisk konduktivitet och sämre elektrokemisk prestanda. För att möta dessa utmaningar undersöker denna forskning mekanokemiskt assisterade syntesvägar i fast tillstånd som ett billigt och miljövänligt tillvägagångssätt. Karakteriseringen och prestandautvärderingen av Na2FePO4F (NFPF) och NFPF/C positiva elektrodmaterial för natriumjonbatterier (SIB) undersöktes systematiskt genom en rad analytiska tekniker, inklusive XRD, TGA, SEM-EDS, FT-IR och Raman analyser. En enstegs solid state-syntes visar effektivitet vid framställning av NFPF och NFPF/C-positiva elektrodmaterial. Dessutom tjänar Fe2O3-nanopartiklar som den primära järnkällan i solid state-syntesen av järnbaserat fluorfosfat Na2FePO4F/C, vilket framgångsrikt producerar både NFPF orörd fas och NFPF kolbelagda aktiva material. Slutligen avslöjar en jämförelse mellan de två syntesvägarna att det aktiva materialet från enstegs-solid-state-syntes uppvisar en överlägsen initial urladdningsspecifik kapacitet på 74,24 mAh⋅g−1 vid 0,005 C, vilket överträffar dubbelstegs-solid-state-syntesen. Dessa resultat kan bidra till utvecklingen av prisvärda och hållbara energilagringslösningar, som erbjuder alternativ till traditionella LIB.