正極材料Na3V2(PO4)3的研究.pdf

1、隨著便攜式電子設(shè)備，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，存儲(chǔ)容量大和循環(huán)穩(wěn)定性強(qiáng)的可充電電池已成為通用的、清潔的和有前景的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。在這些可充電電池中，具有最高能量密度的鋰離子電池應(yīng)為最佳選擇。然而，由于鋰成本高，資源不足而限制了鋰離子電池的應(yīng)用。因此，使用其他離子替換鋰離子來(lái)研究低成本電源的方法是可行的。鈉離子電池因其原料來(lái)源廣，成本低進(jìn)而最有希望替代鋰離子電池。但是，又因?yàn)镹a+半徑較大，導(dǎo)致了其動(dòng)力學(xué)性能和倍率性能的表現(xiàn)與鋰離子電池相

2、比均不出色。因此，具有快離子嵌入的新型鈉離子插層電池仍面臨巨大挑戰(zhàn)。
　　由于具有NASICON結(jié)構(gòu)的Na3V2(PO4)3逐漸得到人們的關(guān)注。Na3V2(PO4)3電極材料的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。本文采用水熱-溶膠凝膠法來(lái)合成新型磷酸釩鈉Na3V2(PO4)3正極材料，通過(guò)XRD測(cè)試確定相結(jié)構(gòu)。然后制備對(duì)比樣品進(jìn)行其在混合離子電池中的電化學(xué)性能的測(cè)試。通過(guò)各項(xiàng)電化學(xué)性能的對(duì)比，得出方法的改進(jìn)對(duì)材料性能的提高具有很大的影響。從而說(shuō)明我

3、們的改進(jìn)方法是切實(shí)可行的，說(shuō)明Na3V2(PO4)3作為混合離子電池的正極材料前景非?？捎^。
　　通過(guò)對(duì)三維分層多孔結(jié)構(gòu)的研究，這種結(jié)構(gòu)在復(fù)雜的材料，像聚陰離子材料中幾乎很少出現(xiàn)。但是這種結(jié)構(gòu)可以有效地提高正極材料的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。因此，第一次，我們?cè)阝c離子電池的聚陰離子正極材料中選擇Na3V2(PO4)3作為模型材料，設(shè)計(jì)并制備出了名為“蜂巢型分層多孔微球”的結(jié)構(gòu)。并且這種方法可以應(yīng)用于其它聚陰離子型材料。因Na3V2(

4、PO4)3具有NASCION型結(jié)構(gòu)，Na3V2(PO4)3具有容量高、熱穩(wěn)定性好和較大的間隙通道等優(yōu)點(diǎn)，使其在鈉離子電池中便于Na的嵌入/脫出。本文我們采用加入表面活性劑CTAB的簡(jiǎn)單的一步法合成蜂巢型結(jié)構(gòu)的Na3V2(PO4)3/C復(fù)合材料。CTAB同時(shí)作為碳源和軟模板構(gòu)建分層多孔架構(gòu)。通過(guò)各項(xiàng)物理表征和電化學(xué)性能測(cè)試，蜂巢型結(jié)構(gòu)的Na3V2(PO4)3/C復(fù)合材料在在5C和20C的倍率下，比容量分別為為97.2mAh/g和80.2m