铷掺杂Na1.25V3O8纳米棒作为锌离子电池正极材料的电化学性能

摘要：

为了探究作为锌离子电池正极的Na1.25V3O8的电化学性能是否还具有进一步提升的空间,文中通过水热-固相法成功合成了纯Na1.25V3O8和铷掺杂Na1.25RbxV3O8纳米棒.根据XRD谱图可以看出,随着铷含量的增加衍射峰向低角度偏移且没有新的衍射峰生成,表明Na1.25RbxV3O8样品为纯相且保持空间群为P21/m的结构对称性.这一结果说明铷离子成功进入了Na1.25RbxV3O8层状化合物的层间.SEM和TEM形貌分析结果显示,随着Rb+掺杂量的增加,纳米棒的形貌变得更大、更厚,会降低材料的比表面积,导致阻抗的增加和Zn2+离子扩散系数的降低,对电化学性能产生不利的影响.EIS和GITT测试结果也证实,Rb+的掺入会使其比容量降低.电化学测试结果显示,虽然未掺杂的Na1.25V3O8纳米棒表现出370 mA·h/g的初始比容量,但随着充放电过程的进行其比容量衰减很快,在电流密度为100 mA/g条件下长循环100圈后的放电比容量衰减了初始容量的50％;而Rb+掺杂的纳米棒尽管比容量有所降低,但其循环稳定性和倍率性能均得到显著提升.其中Rb掺杂量为1％的样品初始比容量为336 mA·h/g,在相同条件下循环100圈后和初始比容量相比只衰减了6％;当Rb掺杂量增加到5％时,尽管初始比容量只有217 mA·h/g,但100圈后放电比容量和初始比容量相比几乎没有衰减.利用XPS能谱和原位XRD技术对其锌离子存储机理进行了深入分析,该水系锌离子电池体系中Na1.25RbxV3O8正极材料的氧化还原反应机理主要以化学转化反应为主,其中只有充电反应过程是可逆的.

关键词：锌离子电池、正极材料、Na1.25V3O8、铷掺杂、纳米棒

所属期刊栏目：51

分类号：TK02(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金;广东省自然科学基金资助项目

在线出版日期：2023-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：63-73