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河北農大/上大/青大Adv. Sci.:高倍率鈉離子電池,50C循環(huán)1萬次!

河北農大/上大/青大Adv. Sci.:高倍率鈉離子電池,50C循環(huán)1萬次!
Na3V2(PO4)3(NVP)中的Na3V2(PO4)3–Na1V2(PO4)3兩相反應受到低電子和離子導電性的阻礙。
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圖1. N-NVP/N-CN的優(yōu)勢演示
河北農業(yè)大學趙孝先、上海大學陳雙強、青島大學宋建軍等合理地構建了一種由摻氮碳納米籠(N-NVP/N-CN)封裝的表面摻氮NVP,其中氮摻雜在NVP的表面晶體結構和碳層中。研究顯示,表面晶體的改性降低了Na+從體相向電解質擴散的能量障礙,提高了本征電子電導率,并釋放了晶格應力。同時,多孔結構為氧化還原反應提供了更多的活性位點,縮短了離子的擴散路徑。
此外,在Na3V2(PO4)3–Na2V2(PO4)3–Na1V2(PO4)3的快速可逆電化學三相反應中,Na2V2(PO4)3的新中間相被原位XRD檢測到,并被密度泛函理論(DFT)計算表明能壘更低。
河北農大/上大/青大Adv. Sci.:高倍率鈉離子電池,50C循環(huán)1萬次!
圖2.?N-NVP/N-CN的電化學性能
因此,作為鈉離子電池的陰極材料,N-NVP/N-CN在1 C條件下循環(huán)100次后顯示出119.7 mAh g-1的高比容量。令人驚奇的是,在20、40和50C的條件下,經(jīng)過10000次超長循環(huán)后,比容量分別達到89.0、86.2和84.6 mAh g-1,這證明了其卓越的循環(huán)穩(wěn)定性。
總體而言,這種方法提供了一種新思路,即通過表面晶體改性來鑄造中間Na2V2(PO4)3相,從而實現(xiàn)Na3V2(PO4)3的快速可逆電化學轉換,并結合微觀結構改性以實現(xiàn)優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
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圖3.?充放電過程中的原位XRD研究
Surface Crystal Modification of Na3V2(PO4)3 to Cast Intermediate Na2V2(PO4)3 Phase toward High-Rate Sodium Storage. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202306168

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