編號：NMJS08825
篇名：Nb摻雜Na3V2O2(PO4)2F空心微球鈉離子電池正極材料的制備與性能
作者：張梓楠 陳劍
關(guān)鍵詞： 鈉離子電池正極材料 Na3V2O2(PO4)2F 多元醇輔助水熱法 空心微球 鈮摻雜
機構(gòu)： 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 中國科學(xué)院大學(xué)
摘要： Na3V2O2(PO4)2F(NVOPF)具有較穩(wěn)定的聚陰離子結(jié)構(gòu)、較高的工作電壓和理論比能量,是一種具有良好應(yīng)用前景的鈉離子電池正極材料。但該材料在合成過程中易發(fā)生不規(guī)則團聚,且本征電導(dǎo)率低,導(dǎo)致材料的實際比容量較小,倍率性能和循環(huán)性能有待提高。通過離子摻雜以及合成具有微納結(jié)構(gòu)的材料可以有效提高這類材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電導(dǎo)率。本工作首次報道了多元醇輔助水熱法合成具有空心微球結(jié)構(gòu)的Nb5+摻雜NVOPF[NVNOPF,Na3V2-xNbxO2(PO4)2F(0≤x≤0.15)]材料。所制備的NVOPF和NVNOPF是尺寸為0.7~1.0μm的具有中空結(jié)構(gòu)的微球�？梢园l(fā)現(xiàn)微球由尺寸小于100 nm的納米顆粒組成。納米顆�？s短鈉離子的擴散距離,并且緩沖了由于鈉離子的嵌入/脫出所導(dǎo)致的體積變化,提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。同時,摻雜Nb5+增大了NVOPF的晶格參數(shù),增大了Na+擴散通道,將Na+在NVOPF中的固相擴散系數(shù)由Na3V2O2(PO4)2F的6.46×10-16cm2/s提高至Na3V1.90Nb0.10O2(PO4)2F的3.52×10-15cm2/s。Na3V1.90Nb0.10O2(PO4)2F材料以0.1 C倍率放電,首次放電比容量達126.4 mAh/g;以10 C倍率放電,初始比容量為98.1 mAh/g,500周循環(huán)后的容量保持率為95.2%,明顯優(yōu)于未摻雜材料的66.8%。研究結(jié)果顯示摻雜Nb5+的空心球形微納結(jié)構(gòu)有效提高了NVOPF材料的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
