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南工大張翼Nano-Micro Lett.：多孔Co2VO4納米盤作為鋰離子電池新型快充負極

可以安全快速充電的高能量密度鋰離子電池(LIBs)是電動汽車的理想選擇。然而，常用LIBs負極的次優(yōu)鋰化電位和低容量會導(dǎo)致安全問題和低能量密度。

南京工業(yè)大學(xué)張翼等提出將具有高容量（~ 1000 mAh g^-1）和安全鋰化電位（~ 0.65 V vs. Li⁺/Li）的釩酸鈷氧化物Co₂VO₄用于快速充電LIBs負極材料。

南工大張翼Nano-Micro Lett.：多孔Co2VO4納米盤作為鋰離子電池新型快充負極

圖1. PCVO ND合成示意圖

理論計算顯示，Co₂VO₄的Li⁺擴散系數(shù)高達3.15 × 10^–10 cm² s^-1，表明Co₂VO₄是快充LIBs中很有前景的負極。為進一步增強Li⁺和電子轉(zhuǎn)移，作者設(shè)計了一種六邊形多孔Co₂VO₄納米盤(PCVO ND)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有74.57 m² g^-1的高比表面積和眾多孔，PCVO ND中的孔徑均一為14 nm。

多孔納米盤結(jié)構(gòu)設(shè)計可以減少電極水平的電子和離子擴散長度，進一步增強電化學(xué)動力學(xué)。此外，PCVO ND的大比表面積使電極和電解液之間緊密接觸，從而穩(wěn)定SEI膜，使PCVO ND具有優(yōu)異的快速充電性能。

南工大張翼Nano-Micro Lett.：多孔Co2VO4納米盤作為鋰離子電池新型快充負極

圖2. PCVO ND的電化學(xué)性能

結(jié)果，PCVO ND表現(xiàn)出高初始可逆容量（0.4 C下為911.0 mAh g^-1）、優(yōu)異的快速充電容量（4 C下的平均容量為579.2 mAh g^-1，10 C下的平均容量為344.3 mAh g^-1），以及出色的長期循環(huán)穩(wěn)定性（在 10 C 下的1000 次循環(huán)中每次循環(huán)容量損失僅為0.024%）。

由于其優(yōu)越的快速充電性能和簡單的制備，PCVO ND在高能量密度快速充電LIBs中具有很高的商業(yè)可行性。

南工大張翼Nano-Micro Lett.：多孔Co2VO4納米盤作為鋰離子電池新型快充負極

圖3 與商業(yè)負極材料的比較

Porous Co2VO4 Nanodisk as a High-Energy and Fast-Charging Anode for Lithium-Ion Batteries. Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00758-5

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