納米核殼M3V2(PO4)3-C(M=Li,Na)復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來，化石能源日益短缺，人們開始了前所未有的對于替代能源的探索。鋰離子電池由于其高比能量，循環(huán)性能好，受到了廣泛的關(guān)注。Li3V2(PO4)3由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，理論比容量高，工作電壓高等優(yōu)點(diǎn)一直被認(rèn)為是非常有潛力的鋰離子電池正極材料，但是較低的電子導(dǎo)電率一直限制了其電化學(xué)性能。
　　本文采用一種水熱輔助溶膠凝膠的方法合成了尺寸分布在20-40納米的核殼結(jié)構(gòu)的Li3V2(PO4)@C材料，抗壞血酸和聚乙二醇-400被同時用作還原劑以

2、及碳源，通過XRD、SEM、TEM以及拉曼光譜的表征證明了合成的均勻的Li3V2(PO4)3@C納米復(fù)合物包含一個高結(jié)晶性的Li3V2(PO4)3的核以及高石墨化程度的碳層外殼。該納米復(fù)合物同時表現(xiàn)出非常好的倍率性能以及長循環(huán)壽命。在3.0-4.8V的電壓區(qū)間內(nèi)，5C的倍率下對其進(jìn)行充放電測試，首次放電比容量為138 mAh g-1，經(jīng)1000次循環(huán)后，容量保持率可以達(dá)到86％。這種優(yōu)異的電化學(xué)性能，使得這種納米Li3V2(PO4)3@

3、C材料非常有望在新型可充電鋰離子電池方面取得廣泛的應(yīng)用。
　　Na3V2(PO4)3由于其高理論比能量以及穩(wěn)定的三維NASICON結(jié)構(gòu)成為了一種廣受關(guān)注的鈉離子電池正極材料。作為本文水熱輔助溶膠凝膠方法的擴(kuò)展，我們又通過類似的方法合成了核殼結(jié)構(gòu)的Na3V2(PO4)3@C納米復(fù)合物，該納米復(fù)合物的尺寸在37 nm左右，伴隨有非常均勻的碳層包覆。作為鈉離子電池的正極材料其表現(xiàn)出非常優(yōu)異的循環(huán)壽命以及倍率性能。在5C充放電條件下其表現(xiàn)

4、出94.9 mAh g-1的首次放電容量，700圈之后仍然有著96.1％的容量保持率。此外采用合成的納米材料同時作為正負(fù)極材料的全電池也被組裝。該全電池表現(xiàn)出1.7V的平均電壓和非常不錯的循環(huán)性能。我們認(rèn)為顆粒尺寸的減小以及均勻的碳層包覆非常有利于電子和離子的遷移，因此導(dǎo)致了合成的納米復(fù)合物具有非常優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　本文所采用的方法對于納米Li3V2(PO4)3以及Na3V2(PO4)3的合成為通用方法，該合成方法對于材料本