【摘 要】
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近年来,由于锂离子电池（LIBs）的性能远高于钠离子电池而使钠离子电池的研究一度迟滞。然而最近研究结果显示,由于锂资源的短缺使得锂金属的价格一度飞涨,这就大大提高了锂离子
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近年来,由于锂离子电池（LIBs）的性能远高于钠离子电池而使钠离子电池的研究一度迟滞。然而最近研究结果显示,由于锂资源的短缺使得锂金属的价格一度飞涨,这就大大提高了锂离子电池的原料成本,限制了锂离子电池进一步的研究和发展。这时,钠离子电池（SIBs）作为新型可替代锂电池的储能系统逐渐进入了人们的眼帘。钠资源非常丰富,并且钠与锂元素隶属同一主族,具有相似的化学性能,这又使得锂基电极材料相对应的钠基电极材料往往也具有良好的电化学性能。其中,聚阴离子正极材料因为其稳定的晶体结构和较高的工作电压受到了更多的关注。此外聚阴离子材料具有合成工艺简便,理论容量高,材料的结晶性好等优势。当然聚阴离子材料也有不可忽视的缺点,即电导率低。这也限制了聚阴离子材料作为钠电正极材料的进一步发展。针对这一情况,通常采用碳包覆或离子掺杂等方式对材料进行改性,来提高材料的性能。本文通过高温固相法合成了碳包覆的NaVPO4F复合材料,并对其形貌结构和电化学性能进行了表征,对材料进行了深入的研究。结果显示,NaVPO4F碳复合材料在0.1C的电流密度下具有122 mAh g-1的首圈电流密度,循环100圈后仍有86.9%的容量保持率,此外,在1 C的电流密度下材料仍表现出80 mAh g-1的容量。一方面,氟离子的存在提高了材料的电压平台,另一方面,碳元素的包覆使NaVPO4F复合材料具有了良好的循环性能和倍率性能。当然不能否认的是NaVPO4F碳复合材料仍有很大的改良空间,为了进一步提高材料的各项性能及优化形貌结构,本文设计了冷冻干燥的制备方式。本文成功设计并通过冷冻干燥法制备了双碳复合的NaVPO4F复合材料（NVPF/C/rGO）。通过电化学测试表明,PVP和rGO都对材料性能的提升有一定的影响,首圈放电容量由51 mAh g-1分别提高到了81 mAh g-1和82 mAh g-1,而双碳复合的NVPF/C/rGO具有最佳电化学性能,其首圈放电容量达到了118 mAh g-1,这表示由PVP和rGO两种碳源同时作用的复合材料电化学性能最佳,此外倍率性能测试也达到了同样的结果,双碳复合的NVPF/C/rGO在10 C的电流密度下仍有65 mAh g-1的比容量。此外,我们对不同PVP和rGO含量材料的电化学性能也进行了对比,得到了最佳的PVP和rGO添加量。另外,EIS和GITT测试结果表明,性能最佳的NVPF/C/rGO材料同样具有优异的动力学性能。
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