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钠基二次电池作为未来替代锂离子电池的储能器件,拥有很高的潜在商业化价值。以聚阴离子型正极材料为基础发展的钠离子电池在未来可以在低速电动汽车行业、规模储能领域发挥积极作用。然而,其电子导电性较差导致电化学性能不佳,限制了其应用。本文从减小颗粒尺寸、将聚阴离子化合物与碳基/非碳材料复合等思路出发,通过对聚阴离子材料的改性制备,以提高材料的导电性,改善其倍率性能。主要研究内容如下:(1)以三嵌段共聚物F127作为形貌导向剂,采用溶胶-凝胶法合成了由Na3V2(PO4)3/C纳米片组装而成的三维花状结构,碳包覆的纳米单片结构保证了电解液与材料表面的充分接触,提升材料的电子导电率,表现出优异的电化学性能。在0.1 C下首圈放电比容量达到108 mA h g-1,库仑效率高达99%,在30 C仍保持50 mA h g-1的比容量。同时还对电极材料在EC:PC和PC两种电解液体系下的循环性能进行了测试,经过对比发现,在PC电解液体系下,添加了EC共溶剂后的混合电解液,电极材料表现出优异的循环性能,在5 C电流密度下,循环1000次后容量保持率仍高达99%。(2)室温下合成制备了Na3V2O2(PO4)2F@PEDOT核壳结构的纳米棒正极材料,导电聚合物PEDOT包覆层使Na3V2O2(PO4)2F@PEDOT电极表现出优异的倍率性能和超长的循环稳定性。0.1 C下首圈放电比容量达到120 mA h g-1,20 C仍保持51 mA h g-1的比容量。在5 C下,经过8000次超长循环后,容量保持率高达83.8%。并且发现在钠离子正极材料半电池体系中加入FEC电解液添加剂后,虽然降低了首次不可逆容量损失,提高了库仑效率,但是会在放电过程中引起极化。此外,我们以Na3V2O2(PO4)2F@PEDOT为正极,匹配花生壳碳负极,组装了高性能的“摇椅式”钠离子电容器,与传统钠离子电容器相比,Na3V2O2(PO4)2F@PEDOT//PSC表现出优异的电化学性能,最大能量密度高达158 W h kg-1,即使在7000 W kg-1的高功率密度下,能量密度仍有25 W h kg-1。在1 A g-1的电流密度下,经过1000次循环后容量保持率为85.1%。(3)通过溶剂热法一步制备了Na3V2O2(PO4)2F纳米颗粒正极材料,通过减小颗粒尺寸,显著提高了材料的电化学性能。在0.1 C下首圈放电比容量达到112 mA h g-1,库仑效率为84.8%,在20 C下容量仍保持29 mA h g-1,在5 C电流密度下,经过600次的循环后容量保持率高达99.7%。并且通过CV,GITT和EIS三种方法对材料的扩散系数分别进行了测试。GITT和EIS技术测试了不同SOCs状态下的扩散系数,发现在该材料的两个充放电平台中,其扩散系数在每个充放电平台的中间状态是最小的。