超聲-溶液燃燒合成鈉離子電池正極Na3V2(PO4)3-C復合材料的研究.pdf

1、具有鈉快離子導體結構的Na3V2(PO4)3因其具有較高的離子遷移率、較高的電壓平臺和較高的儲能容量而被作為鈉離子電池正極材料的優(yōu)選材料。溶液燃燒合成技術是一種制備納米晶/細晶材料的常用技術。但傳統(tǒng)溶液燃燒合成的Na3V2(PO4)3還存在顆粒團聚嚴重、形貌結構難以控制等不足之處。針對上述難題，本文利用超聲能加速和控制物質的化學反應、改善合成材料微觀形貌等特點，提出將超聲與溶液燃燒合成結合起來這樣一種新技術，初步探索了超聲在溶液燃燒合成

2、Na3V2(PO4)3/C復合材料中的作用和效果，研究了超聲對溶液燃燒的合成過程的影響，并研究了關鍵工藝參數對Na3V2(PO4)3/C和Na3V2(PO4)3/C/G結構、形貌及電化學性能的影響。
　　研究結果表明，采用超聲-溶液燃燒合成技術可制備出三維多孔的Na3V2(PO4)3/C復合材料，其孔尺寸約為1μm。該復合材料具有高的比容量，在0.1C下為118mAhg-1；良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在0.2C下循環(huán)120次后比容量為初始

3、容量的93.8％；良好的倍率性能，在2C下，比容量為85.3mAhg-1。
　　通過對超聲-溶液燃燒合成不同階段的產物的分析表明，超聲未改變溶液燃燒合成Na3V2(PO4)3的形成過程，但超聲在前驅體溶液中引入了大量的空化泡，并且由于超聲的力學效應和空化泡崩潰時產生的沖擊波和微射流會形成強烈的機械攪拌，有助于消除硝酸鹽和檸檬酸分解形成的大氣泡，可獲得一種均勻的由介孔構成的蜂窩結構。
　　采用超聲-溶液燃燒合成技術成功制備出了

4、Na3V2(PO4)3/C/G復合材料，Na3V2(PO4)3顆粒表面首先包覆一層無定形C，再包覆一層石墨烯。且隨著石墨烯含量的增加，材料由三維網絡狀結構轉變?yōu)槠瑺罱Y構。通過優(yōu)化石墨烯含量（GO=5wt%）和C6H8O7含量（Φ=0.8），可獲得具有良好電化學性能的Na3V2(PO4)3/C/G復合材料，在0.5C的倍率下放電，初始比容量有120.7mAhg-1，1C的倍率下進行充放電，初始比容量有117.5mAhg-1，循環(huán)300圈后