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硫掺杂Na_(3)(VOPO_(4))_(2)F正极材料的制备及储钠性能
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作者 周煌 胡晓萍 +1 位作者 任稳 曹鑫鑫 《无机盐工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期30-37,共8页
聚阴离子型Na_(3)(VOPO_(4))_(2)F材料具有结构稳定、安全性高及工作电压高等特性,其开放的三维框架结构可以为钠离子的快速迁移提供路径,是目前最具发展潜力的钠离子电池正极材料之一。然而,Na_(3)(VOPO_(4))_(2)F的本征电子导电性较差... 聚阴离子型Na_(3)(VOPO_(4))_(2)F材料具有结构稳定、安全性高及工作电压高等特性,其开放的三维框架结构可以为钠离子的快速迁移提供路径,是目前最具发展潜力的钠离子电池正极材料之一。然而,Na_(3)(VOPO_(4))_(2)F的本征电子导电性较差,导致倍率性能不理想。离子掺杂是一种提升材料导电性和电化学性能的有效策略。通过水热法成功制备了S^(2-)掺杂的Na_(3)(VOPO_(4))_(2)S_(x)F材料。XRD和电化学阻抗结果表明,S^(2-)掺杂可以扩大离子扩散通道并降低电荷传输电阻;恒电流间歇滴定测试结果显示S^(2-)掺杂可以加快离子迁移速率。因此,Na_(3)(VOPO_(4))_(2)S_(x)F正极材料在钠离子半电池中表现出优异的电化学性能,在30C倍率下可逆比容量为66.8mA·h/g,在10C倍率下循环500次后容量保持率可达96%。Na_(3)(VOPO_(4))_(2)S_(x)F正极与硬碳负极组成的钠离子全电池可获得121.7mA·h/g的高比容量,在1C倍率下循环60次后,其容量衰减可以忽略不计。 展开更多
关键词 氟磷酸钒氧钠 离子掺杂 正极材料 钠离子电池
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钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3-x)Cr_(x)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)/C@CNT的制备及电化学性能研究
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作者 王贵海 陈彤彤 +4 位作者 陈杰 张梓尧 甄川 韩现英 李建刚 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期149-154,共6页
为改善钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)的导电性,提高其充放电性能,采用Cr^(3+)掺杂提高正极材料本征导电性,采用包覆碳和复合碳纳米管(CNT)构筑高效导电网络以加快纳米活性物颗粒间的电子传导,制备并探究了Na_(4... 为改善钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)的导电性,提高其充放电性能,采用Cr^(3+)掺杂提高正极材料本征导电性,采用包覆碳和复合碳纳米管(CNT)构筑高效导电网络以加快纳米活性物颗粒间的电子传导,制备并探究了Na_(4)Fe_(3-x)Cr_(x)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)/C@CNT复合材料的结构与电化学性能。结果表明,当Cr^(3+)掺杂量x为0.075、CNT添加质量分数为3%时,所制备材料表现出较小的电荷传递阻抗和优异的高倍率充放电性能。其0.1 C和20 C倍率下的放电比容量分别达到120.64 mAh/g和87.11 mAh/g,10 C倍率下循环500次后容量保持率高达92.37%。 展开更多
关键词 钠离子电池 正极材料 na_(4)fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7) Cr^(3+)掺杂 碳纳米管
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Bi掺杂Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F正极材料的制备及电化学性能
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作者 陈仟惠 卢秋影 +4 位作者 李仁才 欧盈君 黄蔚欣 李华锋 龚福忠 《化工技术与开发》 CAS 2024年第9期37-41,共5页
本文引入离子半径较大的Bi^(3+)作为Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)中V位的掺杂物,同时协同碳包覆的改性作用,采用溶胶-凝胶法合成了Na_(3)V_(1.95)Bi_(0.05)(PO_(4))_(2)F_(3)/C聚阴离子型正极材料。电化学测量结果表明,在电压范围为2.3... 本文引入离子半径较大的Bi^(3+)作为Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)中V位的掺杂物,同时协同碳包覆的改性作用,采用溶胶-凝胶法合成了Na_(3)V_(1.95)Bi_(0.05)(PO_(4))_(2)F_(3)/C聚阴离子型正极材料。电化学测量结果表明,在电压范围为2.3~4.3V、电流密度为0.1A·g^(-1)的条件下充放电时,Na_(3)V_(1.95)Bi_(0.05)(PO_(4))_(2)F_(3)/C材料的初始充/放电比容量为107.4/102.3 mAh·g^(-1),初始库伦效率为95%。在0.1、0.2、0.5、1.0、0.1 A·g^(-1)的电流密度下进行交替循环充放电时,材料的放电比容量分别为102.3、96.0、91.4、85.6、96.5 mAh·g^(-1),表现出良好的倍率性能。与未掺杂的Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)相比,Na_(3)V_(1.95)Bi_(0.05)(PO_(4))_(2)F_(3)/C的比容量提高了约20%。 展开更多
关键词 氟磷酸钒钠 铋掺杂 溶胶-凝胶法 正极材料 比容量
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Robust Cross-Linked Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3) Full Sodium-Ion Batteries
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作者 Jinqiang Gao Ye Tian +12 位作者 Lianshan Ni Baowei Wang Kangyu Zou Yingchang Yang Ying Wang Craig E.Banks Dou Zhang Kechao Zhou Huan Liu Wentao Deng Guoqiang Zou Hongshuai Hou Xiaobo Ji 《Energy & Environmental Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期9-20,共12页
Sodium-ion batteries(SIBs)have rapidly risen to the forefront of energy storage systems as a promising supplementary for Lithium-ion batteries(LIBs).Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)(NVPF)as a common cathode of SIBs,featur... Sodium-ion batteries(SIBs)have rapidly risen to the forefront of energy storage systems as a promising supplementary for Lithium-ion batteries(LIBs).Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)(NVPF)as a common cathode of SIBs,features the merits of high operating voltage,small volume change and favorable specific energy density.However,it suffers from poor cycling stability and rate performance induced by its low intrinsic conductivity.Herein,we propose an ingenious strategy targeting superior SIBs through cross-linked NVPF with multi-dimensional nanocarbon frameworks composed of amorphous carbon and carbon nanotubes(NVPF@C@CNTs).This rational design ensures favorable particle size for shortened sodium ion transmission pathway as well as improved electronic transfer network,thus leading to enhanced charge transfer kinetics and superior cycling stability.Benefited from this unique structure,significantly improved electrochemical properties are obtained,including high specific capacity(126.9 mAh g^(-1)at 1 C,1 C=128 mA g^(-1))and remarkably improved long-term cycling stability with 93.9%capacity retention after 1000 cycles at 20 C.The energy density of 286.8 Wh kg^(-1)can be reached for full cells with hard carbon as anode(NVPF@C@CNTs//HC).Additionally,the electrochemical performance of the full cell at high temperature is also investigated(95.3 mAh g^(-1)after 100 cycles at 1 C at 50℃).Such nanoscale dual-carbon networks engineering and thorough discussion of ion diffusion kinetics might make contributions to accelerating the process of phosphate cathodes in SIBs for large-scale energy storages. 展开更多
关键词 dual-nanocarbon networks full sodium-ion battery ion transfer kinetics na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)f_(3) naSICON structure
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Solid-state NMR study on sodium intercalation at low voltage window for Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) as an anode
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作者 Yuxin Liao Fushan Geng +1 位作者 Ming Shen Bingwen Hu 《Magnetic Resonance Letters》 2024年第2期40-45,共6页
In-situ XRD,^(31)P NMR and ^(23)Na NMR were used to analyze the interaction behavior of Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) at low voltage,and then a new intercalation model was proposed.During the transition from Na_(3)V_(2)(PO_... In-situ XRD,^(31)P NMR and ^(23)Na NMR were used to analyze the interaction behavior of Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) at low voltage,and then a new intercalation model was proposed.During the transition from Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) to Na_(4)V_(2)(PO_(4))_(3),Na ions insert into M1,M2 and M3 sites simultaneously.Afterwards,during the transition of Na_(4)V_(2)(PO_(4))_(3)to Na_(5)V_(2)(PO_(4))_(3),Na ions mainly insert into M3 site. 展开更多
关键词 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) ANODE Low voltage NMR Sodium ion battery
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动态缺陷导致Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3):Yb^(3+),Er^(3+)材料上转换和下转移发光不同热猝灭行为研究
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作者 汪世杰 王映涵 +2 位作者 陶正仁 安正策 叶柿 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期863-875,共13页
掺Eu^(2+)的离子导体Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3)具有优异的抗热猝灭性能,是一种很有前景的大功率照明用发光材料。然而,其负热猝灭机理仍有待深入研究。本文以Yb^(3+)/Er^(3+)的f-f跃迁上转换和下转移窄带发射而非更易受干扰的Eu^(2+)d-... 掺Eu^(2+)的离子导体Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3)具有优异的抗热猝灭性能,是一种很有前景的大功率照明用发光材料。然而,其负热猝灭机理仍有待深入研究。本文以Yb^(3+)/Er^(3+)的f-f跃迁上转换和下转移窄带发射而非更易受干扰的Eu^(2+)d-f跃迁发射为研究对象,旨在获得更清晰的机理。结果表明,热致缺陷/离子的动态迁移能促进高温下辐射跃迁和抑制非辐射跃迁,导致上转换发光具有显著的负热猝灭,下转移发光热猝灭较小。其中,布居速率较慢的上转换过程更容易受到时间尺度与之相当的Na^(+)/空位迁移过程的影响。本研究可为理解发光材料热猝灭机制提供另一种视角。 展开更多
关键词 na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3):Yb^(3+) Er^(3+) 上转换发光 下转移发光 负热猝灭 能量传递
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Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)的制备及其对二氧化碳的敏感性能研究
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作者 郝建淦 朱羽双 郑晓虹 《山东化工》 CAS 2024年第7期37-39,共3页
由于温室效应越来越严重,开发一种性能优异的二氧化碳传感器对其进行高效、准确地检测具有现实意义。本论文旨在于能够成功地制备出Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)试样来对CO_(2)的气敏性能进行研究。采用高温固相球磨法以及溶胶凝胶法制备了... 由于温室效应越来越严重,开发一种性能优异的二氧化碳传感器对其进行高效、准确地检测具有现实意义。本论文旨在于能够成功地制备出Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)试样来对CO_(2)的气敏性能进行研究。采用高温固相球磨法以及溶胶凝胶法制备了NVP材料,采用高温固相法合成了NASICON粉体,运用XRD、SEM技术研究了NVP与NASICON的晶体结构与微观形貌。以NASICON为固体电解质,以NVP为对电极材料,组装出了片式CO_(2)气体传感器,并进行了气体传感器性能研究。结果表明,传感器的最佳工作温度为150℃,在该温度下的灵敏度为2.03 nA/ppm。 展开更多
关键词 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) naSICON 二氧化碳 电化学传感器 气敏性能
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Na_(2)MnPO_(4)F/Ti_(3)C_(2)-CQDs对Li/Na储能性能的密度泛函理论研究
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作者 王绍聪 李伟 +1 位作者 周烽海 刘峥 《电池》 CAS 北大核心 2023年第6期624-628,共5页
Na_(2)MnPO_(4)F作为锂/钠混合离子电池的电极材料,具有低成本、无毒、高电压和价态丰富等特点,但电子电导率低、离子扩散速率慢、锰的溶解及Jahn-Teller效应,限制了其应用。基于密度泛函理论下的第一性原理,以Na_(2)MnPO_(4)F/Ti_(3)C_... Na_(2)MnPO_(4)F作为锂/钠混合离子电池的电极材料,具有低成本、无毒、高电压和价态丰富等特点,但电子电导率低、离子扩散速率慢、锰的溶解及Jahn-Teller效应,限制了其应用。基于密度泛函理论下的第一性原理,以Na_(2)MnPO_(4)F/Ti_(3)C_(2)和Na_(2)MnPO_(4)F/Ti_(3)C_(2)-碳量子点(CQDs)复合材料为研究对象,构建Na2MnPO4F、NaLiMnPO_(4)F、Na_(2)MnPO_(4)F/Ti_(3)C_(2)、NaLiMnPO_(4)F/Ti_(3)C_(2)、Na_(2)MnPO4F/Ti_(3)C_(2)-CQDs和NaLiMnPO_(4)F/Ti_(3)C_(2)-CQDs等6种结构模型,计算能带结构、结合能、态密度及电荷局域密度,分析复合前后材料的电子结构和性能变化。Li原子的引入,使Na_(2)MnPO_(4)F与Ti_(3)C_(2)和Ti_(3)C_(2)-CQDs的结合能分别增大1.1397 J/m^(2)和0.7866 J/m^(2),复合Ti_(3)C_(2)和Ti_(3)C_(2)-CQDs能改善Na_(2)MnPO_(4)F的导电性,且Ti_(3)C_(2)-CQDs改善效果更佳。 展开更多
关键词 na_(2)MnPO_(4)f Ti_(3)C_(2)-碳量子点(CQDs)复合材料 第一性原理 密度泛函理论(DfT)
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Nb掺杂Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F空心微球钠离子电池正极材料的制备与性能
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作者 张梓楠 陈剑 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2370-2381,共12页
Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F(NVOPF)具有较稳定的聚阴离子结构、较高的工作电压和理论比能量,是一种具有良好应用前景的钠离子电池正极材料。但该材料在合成过程中易发生不规则团聚,且本征电导率低,导致材料的实际比容量较小,倍率性... Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F(NVOPF)具有较稳定的聚阴离子结构、较高的工作电压和理论比能量,是一种具有良好应用前景的钠离子电池正极材料。但该材料在合成过程中易发生不规则团聚,且本征电导率低,导致材料的实际比容量较小,倍率性能和循环性能有待提高。通过离子掺杂以及合成具有微纳结构的材料可以有效提高这类材料的结构稳定性和电导率。本工作首次报道了多元醇辅助水热法合成具有空心微球结构的Nb5+掺杂NVOPF[NVNOPF,Na_(3)V_(2-x)NbxO_(2)(PO_(4))2F(0≤x≤0.15)]材料。所制备的NVOPF和NVNOPF是尺寸为0.7~1.0μm的具有中空结构的微球。可以发现微球由尺寸小于100 nm的纳米颗粒组成。纳米颗粒缩短钠离子的扩散距离,并且缓冲了由于钠离子的嵌入/脱出所导致的体积变化,提高了材料的循环稳定性。同时,掺杂Nb5+增大了NVOPF的晶格参数,增大了Na+扩散通道,将Na+在NVOPF中的固相扩散系数由Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F的6.46×10^(-16)cm^(2)/s提高至Na3V1.90Nb0.10O2(PO_(4))_(2)F的3.52×10^(-15)cm^(2)/s。Na_(3)V_(1.90)Nb_(0.10)O_(2)(PO_(4))_(2)F材料以0.1 C倍率放电,首次放电比容量达126.4 mAh/g;以10 C倍率放电,初始比容量为98.1 mAh/g,500周循环后的容量保持率为95.2%,明显优于未掺杂材料的66.8%。研究结果显示掺杂Nb5+的空心球形微纳结构有效提高了NVOPF材料的电化学性能和循环稳定性。 展开更多
关键词 钠离子电池正极材料 na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)f 多元醇辅助水热法 空心微球 铌掺杂
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改性水系钠离子电极材料Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)的制备及性能
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作者 吕奕菊 梁勇清 +3 位作者 谭家栩 张晨霞 刘峥 邹品田 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期158-166,共9页
采用水热法合成水系钠离子电池正极材料Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP),并通过非金属N和金属元素Al,Mn进行离子掺杂改性研究。考察掺杂量对NVP性能改性的影响,当Mn掺杂量为0.08 mol时,材料具有明显的层状结构,表现出最佳的放电比容量439.... 采用水热法合成水系钠离子电池正极材料Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP),并通过非金属N和金属元素Al,Mn进行离子掺杂改性研究。考察掺杂量对NVP性能改性的影响,当Mn掺杂量为0.08 mol时,材料具有明显的层状结构,表现出最佳的放电比容量439.8 F/g。通过XRD,SEM,BET和XPS对样品结构和形貌进行表征,通过循环伏安和充放电测试结果分析样品的电化学性能。结果表明:所得样品均为纯相的NVP,离子掺杂并没有改变NVP的晶体结构;NVP/Al提高了颗粒的分散性,NVP/N和NVP/Mn形成孔道明显的层状结构。在1 A/g电流密度下,未掺杂的NVP的放电比容量为342 F/g,NVP/N的放电比容量为380.8 F/g,NVP/Al的放电比容量为405 F/g;NVP/Mn的放电比容量为439.8 F/g。由此可知,掺杂适量的金属离子和非金属离子能够显著提高水系NVP的电化学性能。 展开更多
关键词 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) 钠离子电池 电极材料 掺杂
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焙烧条件对Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C的制备及储锌性能影响
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作者 梁勇清 许绍龙 +2 位作者 吕奕菊 刘峥 邹品田 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期638-649,672,共13页
采用喷雾干燥法合成了Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP)前驱体,然后经过高温煅烧得到水系锌离子电池正极复合材料Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C(NVP/C),考察了煅烧温度和煅烧时间对NVP/C性能的影响。通过XRD、SEM和BET对样品结构和形貌进行了... 采用喷雾干燥法合成了Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP)前驱体,然后经过高温煅烧得到水系锌离子电池正极复合材料Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C(NVP/C),考察了煅烧温度和煅烧时间对NVP/C性能的影响。通过XRD、SEM和BET对样品结构和形貌进行了表征,通过循环伏安和充放电测试了样品的电化学性能。结果表明,不同煅烧温度和煅烧时间制备样品均为纯相的NVP/C,且并没有改变NVP/C的晶体结构;煅烧温度过高或煅烧时间过长会导致晶粒尺寸增大,性能迅速衰减。NVP/C制备最佳条件为煅烧温度700℃、煅烧时间8 h,在该条件下所制备的NVP/C(记为NVP/C-700-8)形貌更为规整,结晶性良好,具有较小的阻抗以及更好的离子扩散能力,进而表现出最佳的电化学性能。在0.1 A/g电流密度下表现出最佳的放电比容量(122.4 mA·h/g)。在1.0 A/g电流密度下经过200圈循环后放电比容量仍高达103.9 mA·h/g。 展开更多
关键词 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) 锌离子电池 电极材料 电化学性能 有机电化学
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聚合物胶束组装法制备高性能Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)@C 被引量:1
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作者 王畅 袁东 +1 位作者 陈晓涛 石斌 《电池》 CAS 北大核心 2023年第5期486-489,共4页
采用聚合物胶束组装法制备Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP)@C复合材料,以获得尺寸均一、导电性能优良的聚阴离子钠离子电池材料。制备的NVP@C复合材料的晶相纯度高,微观形貌呈均匀尺寸球形颗粒状,且材料表面均匀包覆导电碳层。与未包覆碳... 采用聚合物胶束组装法制备Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP)@C复合材料,以获得尺寸均一、导电性能优良的聚阴离子钠离子电池材料。制备的NVP@C复合材料的晶相纯度高,微观形貌呈均匀尺寸球形颗粒状,且材料表面均匀包覆导电碳层。与未包覆碳层的NVP材料相比,NVP@C复合材料具有更高的放电容量和更好的循环稳定性。在3.8~2.0 V循环,0.2 C、5.0 C和10.0 C倍率下,放电容量分别达到120.55 mAh/g、115.12 mAh/g、111.49 mAh/g,且在1.0 C和5.0 C倍率下均表现出较好的循环稳定性,特别是10.0 C倍率循环200次,容量保持率可达到98.24%。 展开更多
关键词 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP)@C 复合材料 聚合物胶束组装法 钠离子电池
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In-situ structural evolution analysis of Zr-doped Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3) coated by N-doped carbon layer as high-performance cathode for sodium-ion batteries 被引量:6
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作者 Chuan Guo Jianwei Yang +7 位作者 Zhiyuan Cui Shuo Qi Qianqian Peng Weiwei Sun Li-Ping Lv Yi Xu Yong Wang Shuangqiang Chen 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第2期514-523,共10页
With great superiorities in energy density,rate capability and structural stability,Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2) F_(3)(NVPF)has attracted much attentions as cathode of sodium ion battery(SIB),but it also faces challenges o... With great superiorities in energy density,rate capability and structural stability,Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2) F_(3)(NVPF)has attracted much attentions as cathode of sodium ion battery(SIB),but it also faces challenges on its poor intrinsic electronic conductivity and the controversial de/sodiation mechanism.Herein,a series of Zr-doped NVPF coated by N-doped carbon layer(~5 nm in thickness,homogenously)materials are fabricated by a sol-gel method,and the optimized heteroatom-doping amounts of Zr and N doping improve intrinsic properties on enlarging lattice distance and enhancing electronic conductivity,respectively.Specifically,among all samples of Na_(3) V_(2-x)Zr_(x)(PO_(4))_(2) F_(3)/NC(NVPF-Zr-x/NC,x=0,0.01,0.02,0.05,and 0.1),the optimized electrode of NVPF-Zr-0.02/NC delivers high reversible capacities(119.2 mAh g^(-1) at0.5 C),superior rate capability(98.1 mA h g^(-1) at 20 C)and excellent cycling performance.The structural evolution of NVPF-Zr-0.02/NC electrode,in-situ monitored by X-ray diffractometer,follows a step-wise Na-extraction/intercalation mechanism with reversible multi-phase changes,not just a solid-solutionreaction one.Full cells of NVPF-Zr-0.02/NC//hard carbon demonstrate high capacity(99.8 mA h g^(-1) at 0.5 C),high out-put voltage(3.5 V)and good cycling stability.This work is favorable to accelerate the development of high-performance cathode materials and explore possible redox reaction mechanisms of SIBs. 展开更多
关键词 Sodium ion batteries na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)f_(3) Zr-doping N-doped carbon In-situ structural analysis
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Scalable synthesis of Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C with high safety and ultrahigh-rate performance for sodium-ion batteries 被引量:4
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作者 Guijia Cui Hong Wang +5 位作者 Fengping Yu Haiying Che Xiaozhen Liao Linsen Li Weimin Yang Zifeng Ma 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第6期280-286,共7页
NASICON-type Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) is a promising electrode material for developing advanced sodium-ion batteries.Preparing Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) with good performance by a cost-effective and large-scale method is... NASICON-type Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) is a promising electrode material for developing advanced sodium-ion batteries.Preparing Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3) with good performance by a cost-effective and large-scale method is significant for industrial applications.In this work,a porous Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C cathode material with excellent electrochemical performance is successfully prepared by an agar-gel combined with freeze-drying method.The Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C cathode displayed specific capacities of 113.4 mAh·g^(-1),107.0 mAh·g^(-1) and 87.1 mAh·g^(-1) at 0.1 C,1 C and 10 C,respectively.For the first time,the 500-mAh soft-packed symmetrical sodium-ion batteries based on Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C electrodes are successfully fabricated.The 500-mAh symmetrical batteries exhibit outstanding low temperature performance with a capacity retention of 83%at 0℃ owing to the rapid sodium ion migration ability and structural stability of Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C.Moreover,the thermal runaway features are revealed by accelerating rate calorimetry(ARC)test for the first time.Thermal stability and safety of the symmetrical batteries are demonstrated to be better than lithium-ion batteries and some reported sodium-ion batteries.Our work makes it clear that the soft-packed symmetrical sodium ion batteries based on Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C have a prospect of practical application in high safety requirement fields. 展开更多
关键词 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C Sodium-ion batteries Symmetrical battery Accelerating rate calorimetry Battery thermal safety
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Ultrahigh rate binder-free Na_3V_2(PO_4)_3/carbon cathode for sodium-ion battery 被引量:2
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作者 Le Yang Wei Wang +2 位作者 Mingxiang Hu Jiaojing Shao Ruitao Lv 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第5期1439-1445,共7页
Sodium ion batteries (SIBs) are very promising for large-scale energy storage in virtue of its high energy density, abundant sodium resources and low environmental impact, etc. However, it is still a big chal- lenge... Sodium ion batteries (SIBs) are very promising for large-scale energy storage in virtue of its high energy density, abundant sodium resources and low environmental impact, etc. However, it is still a big chal- lenge to develop high-performance and durable cathode materials for SIBs. Among different candidate materials, Na_3V_2(PO_4)_3 has attracted great attentions due to its high theoretical capacity (117 mAh/g), stable framework structure and excellent ionic conductivity. However, Na_3V_2(PO_4)_3 delivers inferior rate capability and cycling stability due to its poor electronic conductivity. In this work, free-standing Na_3V_2(PO_4)_3/carbon nanofiber membranes are synthesized by an electrospinning-sintering mute. The sample could deliver excellent cycling capability with specific capacity of 112 mAh/g at 1 C after 250 cycles and ultrahigh rate capability with 76.9 mAh/g even at 100 C, which is superior to many state-of- the-art SIB cathode materials. This can be attributed to the hierarchically distributed Na_3V_2(PO_4)_3 crystals in carbon nanofiber network, which possesses outstanding electronicfionic conductivity and thus leads to an ultrahigh rate capabilitY. 展开更多
关键词 Sodium-ion battery free-standing cathode na_3V_2(PO_4)_3 Carbon nanofiber ELECTROSPINNING
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Boosting rate and cycling performance of K-doped Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3) cathode for high-energy-density sodium-ion batteries 被引量:1
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作者 Jiexin Zhang YangYang Lai +8 位作者 Peng Li Yanxia Wang Faping Zhong Xiangming Feng Weihua Chen Jianjun Liu Xinping Ai Hanxi Yang Yuliang Cao 《Green Energy & Environment》 SCIE EI CSCD 2022年第6期1253-1262,共10页
As a promising cathode material,Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)(NVPF)has attracted wide attention for sodium-ion batteries(SIBs)because of its high operating voltage and high structural stability.However,the low intrinsi... As a promising cathode material,Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)(NVPF)has attracted wide attention for sodium-ion batteries(SIBs)because of its high operating voltage and high structural stability.However,the low intrinsic electronic conductivity and insufficient Na ion mobility of NVPF limit its development.Herein,K-doping NVPF is prepared through a facile ball-milling combined calcination method.The effects of K-doping on the crystal structure,kinetic properties and electrochemical performance are investigated.The results demonstrate that the Na_(2.90)K_(0.10)V_(2)(PO_(4))_(3)F_(3)(K0.10-NVPF)exhibits a high capacity(120.8 mAh g^(-1) at 0.1 C),high rate capability(66 mAh g^(-1) at 30 C)and excellent cycling performance(a capacity retention of 97.5%at 1 C over 500 cycles).Also,the occupation site of K ions in the lattice,electronic band structure and Na-ion transport kinetic property in K-doped NVPF are investigated by density functional theory(DFT)calculations,which reveals that the K-doped NVPF exhibits improved electronic and ionic conductivities,and located K^(+) ions in the lattice to contribute to high reversible capacity,rate capability and cycling stability.Therefore,the K-doped NVPF serves as a promising cathode material for high-energy and high-power SIBs. 展开更多
关键词 Potassium doping na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)f_(3) Cathode materials Sodium ion batteries Long-term stability
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氮掺杂碳包覆Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)钠离子电池正极材料的制备与性能 被引量:1
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作者 赵易飞 杨振东 +2 位作者 李凤 谢召军 周震 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1883-1891,共9页
锂储量的有限性和不断攀升的锂资源价格限制了锂离子电池在大规模能源存储领域的应用发展,亟需发展可替代锂离子电池的低成本储能技术。在诸多新型二次电池储能体系中,钠离子电池由于钠资源丰富及与锂离子电池相似的储能机制受到了广泛... 锂储量的有限性和不断攀升的锂资源价格限制了锂离子电池在大规模能源存储领域的应用发展,亟需发展可替代锂离子电池的低成本储能技术。在诸多新型二次电池储能体系中,钠离子电池由于钠资源丰富及与锂离子电池相似的储能机制受到了广泛关注。在钠离子电池正极材料中,钠超离子导体材料Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)(NVPF)不仅具有高的工作电压和放电容量,还表现出良好的热稳定性和较小的体积效应,因而具有广阔的应用前景。本工作采用低温水热反应和后续煅烧法制备NVPF,通过在水热过程中添加尿素和柠檬酸制备了氮掺杂碳包覆NVPF的复合材料(NVPF@C-N)。氮元素掺杂改善了碳包覆层的孔道结构和电导率,NVPF@C-N复合材料作为钠离子电池正极材料表现出高的可逆容量以及优异的倍率性能,在1 C下的初始放电比容量为121 mAh/g,10 C下的放电比容量为110 mAh/g,甚至在90 C的高电流密度下放电比容量仍具有66 mAh/g。此外,NVPF@C-N正极材料展示了高的循环稳定性,在1 C下循环200次后的充放电平台能够得到充分保持,且放电比容量仍高达111 mAh/g;特别地,NVPF@C-N在10 C下循环1000次后的容量保持率高达87%,在6000次循环后的容量保持率为54%。 展开更多
关键词 钠离子电池 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)f_(3) 碳包覆 氮掺杂 高倍率
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Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F钠离子电池正极材料的水热法制备及性能
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作者 李文君 方承豪 +3 位作者 吕鹏 余柯涵 王中跃 韦玮 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1204-1210,共7页
采用水热法制备了Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F(NVPOF)钠离子电池正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流充放电(GCD)等方法研究了其形貌、结构与电化学性能。结果显示,纯相NVPOF形貌规则,呈长1~3μm、宽300 nm~1μ... 采用水热法制备了Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F(NVPOF)钠离子电池正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流充放电(GCD)等方法研究了其形貌、结构与电化学性能。结果显示,纯相NVPOF形貌规则,呈长1~3μm、宽300 nm~1μm、长宽比为2~3的四棱柱形貌。NVPOF具有2对平稳的充放电平台,在0.2C和2C电流密度下,放电比容量达到124.2和70.5 mAh·g^(-1),经100次循环后,放电比容量仍有105.8和59.6 mAh·g^(-1),容量保持率达到85.2%和84.5%,库仑效率基本在97%以上,且低温(0℃)电化学性能也有不错的表现。经还原氧化石墨烯(rGO)包覆提高电子电导率,NVPOF@rGO在0.5C和2C的室温放电比容量高达124.4和88.4 mAh·g^(-1),且2C倍率下循环200圈后的比容量仍有78.7 mAh·g^(-1),容量保持率高达89%,库仑效率始终保持在99%左右,显示出优异的倍率和循环性能。 展开更多
关键词 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)f 水热法 钠离子电池 循环性能
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Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F的合成及其在钠离子电池中的应用
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作者 吴凯 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期56-62,共7页
目前,合成Na3V2(PO4)2O2F(NVPF)材料的方法包括高温固相法、水热法、溶剂热法等,这些方法均不利于该材料的大规模工业化生产。本文开发了温和的低温共沉淀法合成NVPF材料,该材料首次放电容量为105.6 mAh·g^(-1),首次效率为90.16%... 目前,合成Na3V2(PO4)2O2F(NVPF)材料的方法包括高温固相法、水热法、溶剂热法等,这些方法均不利于该材料的大规模工业化生产。本文开发了温和的低温共沉淀法合成NVPF材料,该材料首次放电容量为105.6 mAh·g^(-1),首次效率为90.16%。经过简单的热处理过程,可以有效去除由于液相合成带来的结晶水以及吸附在材料表面的羟基,同时还可以提高材料的结晶度,使得材料的首次放电容量提高到124.3 mAh·g^(-1),首次效率提高到96.06%。以热处理后的NVPF材料为正极,商业化硬碳为负极组装的全电池表现出了优异的循环性能和倍率性能,1C下循环1200次后容量保持率仍有94.6%,4C倍率下的放电容量仍有基准倍率(0.33 C)的86%。该方法有助于NVPF材料的大规模工业化生产。 展开更多
关键词 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)f NVPf 共沉淀法 电化学性能 钠离子电池
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Al离子掺杂及石墨烯包覆对Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)正极材料的影响 被引量:1
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作者 王永锋 曹静 +1 位作者 泮姚雷 程娅伊 《西安航空学院学报》 2021年第1期60-64,共5页
采用一步水热法合成Na_(3)V_(2-x)Al_(x)(PO_(4))_(2)F_(3)(x=0、0.1、0.5、0.7)钠离子电池正极材料,并采用XRD、SEM、电池测试仪和电化学工作站对合成的材料进行表征、分析和测试。结果表明,Al离子掺杂降低Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3... 采用一步水热法合成Na_(3)V_(2-x)Al_(x)(PO_(4))_(2)F_(3)(x=0、0.1、0.5、0.7)钠离子电池正极材料,并采用XRD、SEM、电池测试仪和电化学工作站对合成的材料进行表征、分析和测试。结果表明,Al离子掺杂降低Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)正极材料的能隙,提高了其电子电导率。当x=0.5时,正极材料循环至35周时的可逆比容量最高,容量保持率最低。根据所得结果选择性能最优的Na_(3)V_(1.5)Al_(0.5)(PO_(4))_(2)F_(3)正极材料进行了石墨烯包覆处理,并与未包覆的材料进行性能对比。石墨烯包覆前后样品循环至25周的可逆比容量分别为17.4 mAh·g^(-1)和47.7 mAh·g^(-1),容量保持率分别为59.6%和82.9%。石墨烯包覆后的Na_(3)V_(1.5)Al_(0.5)(PO_(4))_(2)F_(3),电荷转移电阻减小,晶体结构中钠离子传输速率提高,石墨烯包覆能有效提高Na_(3)V_(1.5)Al_(0.5)(PO_(4))_(2)F_(3)正极材料的电化学性能。 展开更多
关键词 钠离子电池 na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)f_(3) Al离子掺杂 石墨烯包覆
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