【摘 要】
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锂离子电池价格一直较高,限制了其应用范围的进一步提升,而钠离子电池因价格适宜,元素分布广泛,是目前极有可能与锂离子电池形成互补的电池产品。钠离子电池电极材料循环前后有较大的体积变化,会使得电池循环性能下降,这是目前钠离子电池产业化应用中亟需解决的关键问题。钠离子电池正极材料的性能对电池循环性能的影响非常显著,目前同时具备高能量密度、电压窗口可调和制备简单等优势的正极材料是层状氧化物类正极材料。考虑
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锂离子电池价格一直较高,限制了其应用范围的进一步提升,而钠离子电池因价格适宜,元素分布广泛,是目前极有可能与锂离子电池形成互补的电池产品。钠离子电池电极材料循环前后有较大的体积变化,会使得电池循环性能下降,这是目前钠离子电池产业化应用中亟需解决的关键问题。钠离子电池正极材料的性能对电池循环性能的影响非常显著,目前同时具备高能量密度、电压窗口可调和制备简单等优势的正极材料是层状氧化物类正极材料。考虑到实际应用,钠离子电池层状氧化物正极材料需要具备更高的容量和更优异的循环寿命,因此提出了对Na Ni0.4Cu0.1Mn0.4Ti0.1O2（NCMT）的一系列改性策略,从制备方法、材料组成、界面改善等方面着手进行完善。设计并合成了高容量、长循环的Na Ni0.35Mg0.05Cu0.1Mn0.4Ti0.1O2（NCMT-Mg）正极材料,和具有高离子电导率、高容量保持率的正极材料Na Mg PO4@Na Ni0.4Cu0.1Mn0.4Ti0.1O2（NMP@NCMT）等一系列材料。其中NCMT-Mg在2.4-4.3 V电压范围内,可以获得165 m Ah g-1的高可逆比容量。在0.1 C的倍率下循环350周后,仍有111 m Ah g-1的可逆比容量,容量保持率为67.3%,相较于未掺杂的原始样品提升了约13%。NMP@NCMT材料在全电池中显示出157.3 m Ah g-1的高容量以及300周容量保持率达到70%的优异循环寿命。本文对其进行了系统表征并揭示了其高电压循环稳定的机理,为高性能钠离子正极材料的研发提供了重要参考。
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