利用不同的方法合成了Na₃V₂（PO₄）₃/C復(fù)合材料,通過X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡、循環(huán)伏安、交流阻抗等方法對Na₃V₂（PO₄）₃/C材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征及性能測試。通過改變合成方法,考察了不同合成路徑對于材料結(jié)構(gòu)、微觀形貌及電化學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),利用水熱法合成的Na₃V₂（PO₄）₃/C復(fù)合材料的顆粒呈類球形,粒徑尺寸為50nm。電化學(xué)性能測試表明,0.1C倍率下,其首次放電比容量接近理論值,達(dá)到117.3mAh/g,50次循環(huán)后容量保持率為97.3%。2C倍率下,其放電容量仍能達(dá)到81.6mAh/g,循環(huán)10次后容量未見衰減。 

【文章來源】：功能材料. 2016,47(11)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

圖３Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ樣品的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓ

出現(xiàn)了一對明顯的氧化還原峰，對應(yīng)于Ｖ４＋／Ｖ３＋氧化還原反應(yīng)［１７］，并與各自充放電曲線相吻合。各樣品在循環(huán)伏安測試中的氧化還原峰電勢值計(jì)算結(jié)果如表２所示。由表２可知，水熱法合成的納米Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ材料氧化還原電勢差值最小，約為０．２４２Ｖ，這進(jìn)一步說明了該材料具有更好的循環(huán)可逆性及更小的電化學(xué)極化。圖６Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ樣品的循環(huán)伏安圖Ｆｉｇ６ＣｙｃｌｅｖｏｌｔａｍｍｏｇｒａｍｓｏｆＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃｗｉｔｈｄｉｆ－ｆｅｒｅｎｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓａｔａｓｃａｎｒａｔｅｏｆ０．１ｍＶ／ｓ表２Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ樣品循環(huán)伏安曲線的氧化還原峰值Ｔａｂｌｅ２ＶａｌｕｅｓｏｆｔｈｅＣＶｐｅａｋｓｆｏｒＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／ＣｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ氧化峰／Ｖ還原峰／Ｖ電勢差／ＶＳａｍｐｌｅＡ３．５８５３．２２００．３６５ＳａｍｐｌｅＢ３．５９２３．２５６０．３３６ＳａｍｐｌｅＣ３．５２３３．２８１０．２４２圖７（ａ）為Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ樣品的交流阻抗測試圖。由圖７可知，該反應(yīng)由電荷傳遞過程和擴(kuò)散過程共同控制。利用Ｚｓｉｍｐｗｉｎ軟件擬合交流阻抗結(jié)果，得到該電化學(xué)系統(tǒng)的等效電路圖（如圖７（ａ）內(nèi)嵌圖所示）。其中，Ｒｓ表示離子在電解液中的遷移電阻，Ｒｃｔ表示電荷轉(zhuǎn)移電阻，Ｚｗ表示Ｗａｒｂｕｒｇ阻

Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ樣品的交流阻抗測試圖。由圖７可知，該反應(yīng)由電荷傳遞過程和擴(kuò)散過程共同控制。利用Ｚｓｉｍｐｗｉｎ軟件擬合交流阻抗結(jié)果，得到該電化學(xué)系統(tǒng)的等效電路圖（如圖７（ａ）內(nèi)嵌圖所示）。其中，Ｒｓ表示離子在電解液中的遷移電阻，Ｒｃｔ表示電荷轉(zhuǎn)移電阻，Ｚｗ表示Ｗａｒｂｕｒｇ阻抗，ＣＰＥ為常相位元件，具體數(shù)值如表３所示。不難發(fā)現(xiàn)，ＳａｍｐｌｅＣ電荷轉(zhuǎn)移阻抗約為１９４．２５Ω／ｃｍ２，遠(yuǎn)小于其余兩種材料。圖７Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ樣品的Ｎｙｑｕｉｓｔ圖和Ｚ′與ω－１／２的線性關(guān)系Ｆｉｇ７ＮｙｑｕｉｓｔｐｌｏｔｓｏｆｔｈｅＮａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃｗｉｔｈｄｉｆ－ｆｅｒｅｎｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓａｎｄｌｉｎｅａｒｆｉｔｔｉｎｇｏｆＺ′ｖｓω－１／２表３Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｃ樣品的交流阻抗擬合結(jié)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圖７（ｂ）為擬合得到的Ｚ′與ω－１／２


本文編號：3102541