钠离子电池因其丰富的原材料资源、低成本和高安全性而在大规模储能方面大有可为。


​一种提高钠离子电池正极材料性能的方法


氟磷酸钒钠(Na3(VOPO4)2F)的理论能量密度为480Wh/Kg,被认为是各种阴极材料中一个强有力的候选者。然而,其固有的低导电性和合成过程中的高能耗阻碍了其商业化。


中国科学院过程工程研究所(IPE)和物理研究所的研究人员开发了一步机械化学方法,快速制备了多阴离子化合物氟磷酸钒钠作为纳离子电池的正极材料,表现出优异的速率性能和循环稳定性。


这项工作于5月14日发表在《自然通讯》上。


所制备的Na3(VOPO4)2F/KB复合材料在0.1C时提供了142 mAh g-1的高放电容量。超过理论比容量(130 mAh g-1)的额外容量得益于界面电荷储存。


此外,即使在20摄氏度的条件下,也可以获得112毫安时g-1的比容量,这意味着这种Na-离子电池可以在三分钟内完全充电/放电。


这种复合材料的卓越循环稳定性被证明是具有超高的循环稳定性,在10,000次循环中保持98%。


高分辨率的透射电子显微镜显示,约30纳米的Na3(VOPO4)2F的纳米晶体被嵌入碳框架中,这有利于电子和Na离子的快速传导。


原位X射线衍射和23Na核磁共振谱也证明了Na3(VOPO4)2F/KB复合材料在充电/放电过程中的可逆结构演变和可忽略的体积变化。


"该方法为改善阴极材料的速率性能和循环性能提供了一个可行的策略。此外,公斤级的产品表明该机械化学方法适用于快速大规模生产Na-离子电池的电极材料,"该研究的共同通讯作者赵俊梅教授说。

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