Na 3 V 2 （PO 4 ） 3 /C复合材料的制备及电化学性能研究

发布时间：2021-03-27 00:39

　　利用不同的方法合成了Na₃V₂（PO₄）₃/C复合材料,通过X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、循环伏安、交流阻抗等方法对Na₃V₂（PO₄）₃/C材料进行了结构表征及性能测试。通过改变合成方法,考察了不同合成路径对于材料结构、微观形貌及电化学性能的影响。研究发现,利用水热法合成的Na₃V₂（PO₄）₃/C复合材料的颗粒呈类球形,粒径尺寸为50nm。电化学性能测试表明,0.1C倍率下,其首次放电比容量接近理论值,达到117.3mAh/g,50次循环后容量保持率为97.3%。2C倍率下,其放电容量仍能达到81.6mAh/g,循环10次后容量未见衰减。 

【文章来源】：功能材料. 2016,47(11)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图３Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ样品的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓ

出现了一对明显的氧化还原峰，对应于Ｖ４＋／Ｖ３＋氧化还原反应［１７］，并与各自充放电曲线相吻合。各样品在循环伏安测试中的氧化还原峰电势值计算结果如表２所示。由表２可知，水热法合成的纳米Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ材料氧化还原电势差值最小，约为０．２４２Ｖ，这进一步说明了该材料具有更好的循环可逆性及更小的电化学极化。图６Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ样品的循环伏安图Ｆｉｇ６ＣｙｃｌｅｖｏｌｔａｍｍｏｇｒａｍｓｏｆＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃｗｉｔｈｄｉｆ－ｆｅｒｅｎｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓａｔａｓｃａｎｒａｔｅｏｆ０．１ｍＶ／ｓ表２Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ样品循环伏安曲线的氧化还原峰值Ｔａｂｌｅ２ＶａｌｕｅｓｏｆｔｈｅＣＶｐｅａｋｓｆｏｒＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／ＣｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ氧化峰／Ｖ还原峰／Ｖ电势差／ＶＳａｍｐｌｅＡ３．５８５３．２２００．３６５ＳａｍｐｌｅＢ３．５９２３．２５６０．３３６ＳａｍｐｌｅＣ３．５２３３．２８１０．２４２图７（ａ）为Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ样品的交流阻抗测试图。由图７可知，该反应由电荷传递过程和扩散过程共同控制。利用Ｚｓｉｍｐｗｉｎ软件拟合交流阻抗结果，得到该电化学系统的等效电路图（如图７（ａ）内嵌图所示）。其中，Ｒｓ表示离子在电解液中的迁移电阻，Ｒｃｔ表示电荷转移电阻，Ｚｗ表示Ｗａｒｂｕｒｇ阻

Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ样品的交流阻抗测试图。由图７可知，该反应由电荷传递过程和扩散过程共同控制。利用Ｚｓｉｍｐｗｉｎ软件拟合交流阻抗结果，得到该电化学系统的等效电路图（如图７（ａ）内嵌图所示）。其中，Ｒｓ表示离子在电解液中的迁移电阻，Ｒｃｔ表示电荷转移电阻，Ｚｗ表示Ｗａｒｂｕｒｇ阻抗，ＣＰＥ为常相位元件，具体数值如表３所示。不难发现，ＳａｍｐｌｅＣ电荷转移阻抗约为１９４．２５Ω／ｃｍ２，远小于其余两种材料。图７Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ样品的Ｎｙｑｕｉｓｔ图和Ｚ′与ω－１／２的线性关系Ｆｉｇ７ＮｙｑｕｉｓｔｐｌｏｔｓｏｆｔｈｅＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃｗｉｔｈｄｉｆ－ｆｅｒｅｎｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓａｎｄｌｉｎｅａｒｆｉｔｔｉｎｇｏｆＺ′ｖｓω－１／２表３Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ样品的交流阻抗拟合结果Ｔａｂｌｅ３ＥＩＳｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／ＣｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／ＣＲｓ／Ω·ｃｍ－２ＲＣＴ／Ω·ｃｍ－２ＣＰＥ／Ｆ·ｃｍ－２Ｚｗ／Ｓ·ｓ１／２·ｃｍ－２ＳａｍｐｌｅＡ１０．３３３１１．４７５．３８Ｅ－６５０２．５４ＳａｍｐｌｅＢ８．６４２４７．６２４．４６Ｅ－６３４０．３７ＳａｍｐｌｅＣ６．２８１９４．２５４．０７Ｅ－６１０４．２８图７（ｂ）为拟合得到的Ｚ′与ω－１／２


本文编号：3102541