Nanoscale：VPO4/多孔碳复合材料的设计制备及其储锂/钠性能研究学术资讯

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磷酸钒（VPO4）因其价格低、结构稳定、理论容量高等优点被广泛用作电池的负极材料。然而，与其它磷酸盐类似，VPO4具有本征低的电子导电率和离子传导能力，且在与Li+/Na+离子结合时，仍会诱导产生一定的体积膨胀，从而导致容量衰减，限制了其作为负极材料在储能领域的应用。

为了解决以上问题，洛阳师范学院刘献明教授课题组以柠檬酸为交联剂、还原剂和碳源，通过有机-无机杂化水凝胶及随后的高温煅烧原位构筑三维分层级电子导电碳骨架网络，VPO4均匀的嵌入在三维导电网络中，且以P-C键的形式与碳骨架结合，进而构筑具有稳定的界面的3DHP-VPO4@C复合电极材料，不仅能够提高复合材料的电子导电性，也能缓冲充放电过程出现的体积膨胀（图1）。电化学测试表明3DHP-VPO4@C具有优异的储锂/钠性能、较低的电荷转移阻抗以及稳定的三维电子导电结构。特别是作为锂电负极时，在0.1 A g-1电流密度下，其首次放点比容量能达到957 mA h g-1，5 A g-1电流密度下，放电比容量为345.3 mA h g-1（图2）。优异的电化学性能主要归功于：1）通过一次粒子纳米化、二次粒子构筑三维高效电子导电网络，能够提高VPO4@C复合电极材料的电子导电性和结构稳定性；2）P-C键的存在能够增加复合电极材料的电子导电性、界面稳定性，同时也能防止钠离子脱/嵌过程中的颗粒团聚及电子导电结构破裂。

图1. 3DHP-VPO4@C的制备示意图

图2. 3DHP-VPO4@C的电化学性能图
以上工作近期发表在Nanoscale 上，洛阳师范学院郭东磊博士为本文第一作者，刘献明教授和香港科技大学Jang-Kyo Kim教授为共同通讯作者。
原文：Hydrogel-derived VPO4/porous carbon framework for enhanced lithium and sodium storageDonglei Guo, Mengke Yang, Yicong Li, Yuwen Xue, Guilong Liu, Naiteng Wu, Jang-Kyo Kim*, Xianming Liu*Nanoscale, 2020, 12, 3812-3819, DOI: 10.1039/D0NR00460J

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