正交相V2O5单晶纳米线的钠离子存储性能及机理研究

• 作者: 李延伟 季靖程 姚金环 张颖 黄斌 曹国忠
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 工学
• 关键词: 电化学反应 不可逆容量损失 放电容量 钠离子 存储性能 电位滴定 V2O5 放电过程
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 页码范围: 557-570
• 页数: 14页
• 分类号: TM9

摘要

深入理解电极的电化学反应过程和机理对高性能电极材料的设计、开发至关重要.本文研究了正交相V2O5单晶纳米线在1.0–4.0 V(vs.Na/Na^+)电位窗口下的钠离子存储行为和机理.该单晶纳米线在首次放电/充电循环中表现出高的不可逆容量损失,在随后的循环中表现出良好的循环稳定性.在100 mA g^-1电流密度下,其初始放电和充电比容量分别为217和88 mA hg^-1,对应的库伦效率仅为40.5%.经过100次循环后,其可逆放电容量保持在78 mA hg^-1,与第二次放电容量相比其每圈循环衰减率仅为0.09%.采用循环伏安(CV)、非原位X-射线衍射(ex-situ XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征,分析了正交相V2O5单晶纳米线的钠离子存储机理,发现V2O5单晶纳米线在首次循环中的高不可逆容量损失主要是因为其在放电过程中生成了钠离子无法脱出的α'-NaxV2O5(0.02<x<0.88)单晶相.该α'-Na0.88V2O5可通过单相個溶体)反应可逆地嵌入和脱出钠离子,因此在后续循环中表现出优异的稳定性.采用恒电流间歇电位滴定(GITT)分析发现,α'-NaxV2O5中钠离子扩散系数值为10^12-10^-11.5cm^2s^-1.