具有优异循环稳定性的新型束状K3V2(PO4)3/C纳米线钠离子电池正极材料

21在当前改善磷酸盐电极材料电化学性能的各类方法中,材料纳米化和碳包覆被认为是最为有效的方法。然而,构筑一维碳包覆纳米结构通常需要复杂的合成工艺和较高的制备成本,这样就间接地削弱了磷酸盐材料的优势。为了更好地解决这一问题,武汉理工大学麦立强教授课题组(http://mai.group.whut.edu.cn/en/link.html)通过灵巧的有机酸辅助干燥法成功构筑了束状K3V2(PO4)3/C纳米线复合正极材料。并通过in-situex-situ XRD表征手段证实该材料具有稳定的骨架结构,其在作为钠离子电池正极材料时显示出优异的循环稳定性和较好的倍率性能:(1) 100 mA/g的电流密度下,初始容量可达119 mAh/g,经过100次循环后其容量还保留有118 mAh/g;(2) 1000 mA/g电流密度下的放电容量保持率在循环2000次后仍达到99%;(3) 2000 mA/g电流密度下的放电容量保持率在循环2000次后仍可达到96%。在束状K3V2(PO4)3/C纳米线复合正极材料中,束状纳米线的包覆碳层在提高电子电导率的同时,还增强了K3V2(PO4)3束状纳米线结构的稳定性;K3V3(PO4)3骨架结构中的K+在扩大钠离子的传输通道的同时,又改善了其晶体结构的稳定性。因此这两方面的协同作用使得束状K3V2(PO4)3/C纳米线复合正极材料具备优异的电化学性能。

该工作中设计并构筑的束状K3V2(PO4)3/C纳米线复合材料,不仅可以作为一种具有优异循环性和较好倍率性能的钠离子电池正极材料,而且构筑该复合材料的有机酸辅助干燥法有望在其它材料及领域得到广泛的应用。相关论文在线发表在Adv. Energy Mater. [DOI: 10.1002/aenm.201500716]