Na相对于Li具有更高的自然丰度,因而Na离子电池在大规模储能设备方面具有较好的应用前景。然而,Na离子电池的容量还有待提高。因此,本文研究Na3Cr0.5V1.5(PO4)3在Na离子电池正极方面的性能。
作者在rGO表面用溶胶凝胶法制备了Na3Cr0.5V1.5(PO4)3,rGO起到了增强导电性(拉曼光谱)和限制颗粒生长的作用(TEM),XPS结果表明Cr与V均呈现+3价。
电化学测试结果表明Na3Cr0.5V1.5(PO4)3实现了Na离子容量为167 mAh/g(0.2 C)和稳定的高倍率性能(500-1000次循环)。三个氧化还原峰分别对应于NaCr0.5V1.5(PO4)3、Na2Cr0.5V1.5(PO4)3、Na3Cr0.5V1.5(PO4)3、Na4Cr0.5V1.5(PO4)3间的结构转变。
在充放电过程中Na3Cr0.5V1.5(PO4)3的体积膨胀约为7.8%。在首次充电过程中Na3Cr0.5V1.5(PO4)3转变为NaCr0.5V1.5(PO4)3,后续循环中结构在NaCr0.5V1.5(PO4)3和Na4Cr0.5V1.5(PO4)3之间变化。XPS结果表明循环过程中V的价态在+2到+5间变化。
DFT计算了Na嵌入脱出Na3Cr0.5V1.5(PO4)3的形成能与电位。另外,Na离子迁移的能垒为0.396 eV。
原文链接:https://doi.org/10.1002/aenm.202201065
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