氮掺杂碳包覆Na3V2(PO4)2F3钠离子电池正极材料的制备与性能

摘要：

锂储量的有限性和不断攀升的锂资源价格限制了锂离子电池在大规模能源存储领域的应用发展,亟需发展可替代锂离子电池的低成本储能技术.在诸多新型二次电池储能体系中,钠离子电池由于钠资源丰富及与锂离子电池相似的储能机制受到了广泛关注.在钠离子电池正极材料中,钠超离子导体材料Na3V2(PO4)2F3(NVPF)不仅具有高的工作电压和放电容量,还表现出良好的热稳定性和较小的体积效应,因而具有广阔的应用前景.本工作采用低温水热反应和后续煅烧法制备NVPF,通过在水热过程中添加尿素和柠檬酸制备了氮掺杂碳包覆NVPF的复合材料(NVPF@C-N).氮元素掺杂改善了碳包覆层的孔道结构和电导率,NVPF@C-N复合材料作为钠离子电池正极材料表现出高的可逆容量以及优异的倍率性能,在1 C下的初始放电比容量为121 mAh/g,10 C下的放电比容量为110 mAh/g,甚至在90 C的高电流密度下放电比容量仍具有66 mAh/g.此外,NVPF@C-N正极材料展示了高的循环稳定性,在1 C下循环200次后的充放电平台能够得到充分保持,且放电比容量仍高达111 mAh/g;特别地,NVPF@C-N在10 C下循环1000次后的容量保持率高达87％,在6000次循环后的容量保持率为54％.

关键词：钠离子电池、Na3V2(PO4)2F3、碳包覆、氮掺杂、高倍率

所属期刊栏目：11

分类号：TQ028.8(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金21773126

在线出版日期：2022-06-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1883-1891