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经济社会的发展使能源匮乏变得日益严重,诸多的可再生能源(风能、水能、太阳能等)有望解决能源匮乏的问题,但是受自然条件的制约,这些可再生能源的可控利用十分困难,因此廉价易得能量储存装置十分必要。锂离子电池自出现以来,便获得迅速的发展,但是锂的储量十分有限,这将严重限制其未来的发展。与储量十分有限的锂相比,地球中钠的储量十分丰富(海水中存在大量的钠),而且成本也十分低廉;因此未来,钠离子电池在大规模能量储存装置中的应用是十分有潜力的。具有NASCION结构的 Na3V2(PO4)3是一种十分有潜力的钠离子电池阴极材料,因Na3V2(PO4)3具有开放的离子传输通道、较高的工作电压、较高的钠储量而被广泛的研究。大量的研究表明,Na3V2(PO4)3的导电率较低,这严重限制了其实际应用。目前很多的方法用来解决这个缺点,总的来说可以分为三类:一类是进行离子掺杂,另一类是与导电材料复合,此外还有一类是进行碳包覆。本文采用了离子掺杂、与导电材料复合以及碳包覆的方式合成不同类型的Na3V2(PO4)3,并取得一定成果。 1.通过冷冻干燥辅助的溶胶-凝胶法和冷凝回流法制备了碳包覆的Na3V2(PO4)3@C纳米材料,溶胶-凝胶法制备的纳米材料展现出良好的电化学性能,0.1 C电流密度下的首次放电容量为116.8 mAhg-1,是理论容量(117.5 mAhg-1)的99.4%,在电流密度为20 C进行长循环测试,8000次后的容量保持率为84.9%,循环稳定性十分优异。 2.使用溶剂-凝胶法和高温固相热还原法制备了钼掺杂的碳包覆Mo-Na3V2(PO4)3@C纳米材料,通过电化学测试,最终找到最佳的Mo掺杂量。 3.使用球磨法和高温固相热还原法制备出与碳纳米管、石墨烯、Super P复合的碳包覆Na3V2(PO4)3(NVP)纳米材料:NVP@C、CNT-NVP@C、G-NVP@C和P-NVP@C。通过其电化学性能的研究比较,探讨出最优的复合碳材料。