通过Nb₂O₅包覆提升Na₃V₂（PO₄）₃正极的储钠性能

摘要

Na₃V₂（PO₄）₃（NVP）因其NASICON型框架结构可实现高效可逆的钠离子脱嵌，因此被认为是一种极具前景的钠离子电池正极材料。然而，其实际性能受限于高倍率下的缓慢电荷转移和循环稳定性不足。本研究采用简易浸渍法在NVP颗粒表面沉积Nb₂O₅，旨在提升材料的高倍率性能和长循环稳定性。结构与光谱分析（XRD、电子显微镜、拉曼光谱、XPS和X射线荧光光谱）证实包覆后NVP仍保持良好的结晶性，且Nb₂O₅均匀分布于颗粒表面而不影响钠离子的可逆脱嵌。电化学测试表明，与未包覆样品相比，Nb₂O₅包覆样品中Na⁺扩散系数显著提高，从而提升了高倍率性能和循环稳定性，其中3%Nb₂O₅包覆样品表现出最高的扩散系数和最优异的循环稳定性。循环伏安和阻抗测试结果表明，包覆样品的表面电容增强，从而促进了钠离子的快速存储。XPS结果显示Nb₂O₅可清除电解液中的痕量HF，避免了其对NVP电极结构的破坏。长循环测试验证了包覆电极结构的长期稳定性。这些结果表明，Nb₂O₅包覆是解决NVP电极本征缺陷的有效策略，为开发高性能钠离子电池提供了可行途径。

关键词

钠离子电池 / 包覆 / 钠超离子导体 / 铌

基金资助

financial support from the PCI2023-143355 European research project,which is funded by the European Union-Agencia Estatal de Investigación,and is entitled “Mastering electrode surface to achieve ultra-high reversible capacity”(MASTER); the Regional government of “Junta de Andalucía”(group FQM288); excellence project no.0001020; the financial support from the National Council for Scientific and Technological Development(CNPq)-Finance Code 200196/2024-3 and 403335/2023-0; Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel(CAPES)–Brazil with Finance Code 001