石墨烯包封Na3V2(PO4)3用作钠离子电池负极材料的电化学性能探究

具有三维网络结构的NASICON型Na₃V₂(PO₄)₃材料,由于其稳定的电压平台,较高的理论容量（117 mA∙h/g),被视为一种具有良好应用前景的钠离子电池负极材料。采用溶剂热和进一步热处理的方式,获得石墨烯包封Na₃V₂(PO₄)₃的复合材料[Na₃V₂(PO₄)₃/G],有效提高了Na₃V₂(PO₄)₃的电子导电性。在0.01 ~ 3.00 V电压区间,0.2 C倍率进行测试时,Na₃V₂(PO₄)₃/G复合材料在230圈循环后,其放电比容量保持在100.9 mA∙h/g,容量保持率高达68.4%,即使在5 C倍率,其放电比容量仍可达65.2 mA∙h/g。然而,纯相Na₃V₂(PO₄)₃的放电比容量仅为47.4 mA∙h/g,容量保持率仅为44.7%,在5 C倍率时,其放电比容量仅为25.1 mA∙h/g,证实石墨烯包封结构能显著提升Na₃V₂(PO₄)₃的循环稳定性和倍率性能。     

三维石墨烯包封石墨的储锂性能研究

石墨由于价格低廉、电压平台稳定以及质量比容量高[372 (mA∙h)/g]等优势,在锂离子电池领域已被广泛应用,但其存在振实密度较低和循环稳定性较差等不足。利用石墨和氧化石墨烯进行水热反应获得水凝胶,通过石墨烯的毛细收缩和静电自组装原理,获得具有致密结构的石墨烯包封石墨复合块体（石墨@石墨烯）,使粉末石墨的振实密度从1.2 g/cm³提高到1.7 g/cm³。与石墨相比,石墨烯构筑的致密三维导电网络结构具有更优异的电化学循环稳定性和倍率性能。在0.01 ~ 2.00 V测试电压区间,石墨在0.5 A/g倍率下,经过100圈循环后放电比容量仅保持在227.4 (mA∙h)/g,容量保持率仅为64.1%;而石墨@石墨烯复合材料的容量保持在353.9 (mA∙h)/g,维持了98%的高容量保持率。证明石墨烯包封石墨可以有效提高石墨的振实密度以及长循环稳定性。