由于天然丰富的钠资源和低廉的成本,钠离子电池(SIBs)成为锂离子电池的一种很有前途的替代品。正极材料作为电池的基本组成部分之一,其性能对电池的比能量和成本起着至关重要的作用。本文,桂林理工大学卢锋奇等研究人员在《Journal of Electroanalytical Chemistry》期刊上发表名为“Rationally designed NASICON-type Na3.75V1.25Mn0.75(PO4)3cathode towards long life-span sodium ion batteries”的文章(DOI:10.1016/j.jelechem.2023.117533)。本论文研究以维生素C为碳源,采用溶胶凝胶结合加热法制备了一系列碳包覆的Na3.75Mn0.75V1.25(PO4)3阴极材料。优化后的Na3.75Mn0.75V1.25(PO4)3/2VitC具有优异的比容量和长循环稳定性,在0.2C下具有105.6 mAh g-1的高可逆容量和97.5%的首次库伦效率,在10C高倍率下有着超过4000次的超长循环寿命。
图1. NMVP/xVitC合成过程示意图
图2. 材料的形貌表征
图3. 材料的电化学性能表征
图4. 钠离子动力学表征
图5. NMVP/2VitC充放电时的反应机理
总之,通用溶胶-凝胶结合分步烧结法制备了纳米尺寸的Na3.75Mn0.75V1.25(PO4)3碳包覆材料。由于适当的碳包覆缩短了电子和纳米级颗粒之间的扩散距离,NMVP/2VitC阴极表现出优异的储钠能力和良好的循环稳定性,电极在5C下循环2000次后容量保留率仍为88.3%,在10C下循环4000次后容量保留率仍为78%。NMVP/2VitC是一种有前途的电极材料,具有低毒性、低成本和优异的可逆容量。
文献:
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2023.117533