Co掺杂对Na₃V₂（PO₄）₂F₃材料结构和电化学性能的影响

高飞¹，杨凯¹，吕扬阳²，赵丽娜²，范茂松¹，刘皓¹，耿萌萌¹，张明杰¹，王凯丰¹

1. 中国电力科学研究院新能源与储能运行控制国家重点实验室2. 北京科技大学材料科学与工程学院

摘 要：首次采用溶胶-凝胶法制备Co掺杂Na₃V_2-xCo_x（PO₄）₂F₃（x=0.00,0.05,0.1,0.2）钠离子电池正极材料。使用XRD、FE-SEM、恒流充放电和交流阻抗测试分析了Co掺杂对Na₃V₂（PO₄）₂F₃材料的结构和电化学性能的影响。结果表明,Co²⁺取代V³⁺可在Na₃V₂（PO₄）₂F₃晶格内产生V^3+/4+混合电价从而提高Na₃V₂（PO₄）₂F₃材料的电子电导率,具有更大离子半径的Co²⁺替换V³⁺可增大Na₃V₂（PO₄）₂F₃晶胞体积,扩宽钠离子传输通道,从而提高其离子电导率。此外,Co掺杂可有效减小Na₃V₂（PO₄）₂F₃电极的电荷转移阻抗。电化学测试结果表明,x=0.1时的Na₃V_1.9Co_0.1（PO₄）₂F₃电极展现出了最优异的电化学性能,0.1C时的首次放电比容量为111.3mAh·g^-1,5C时首周可逆容量为91.9mAh·g^-1,循环80次的容量保持率为70%。

关键词：钠离子电池;Na₃V₂（PO₄）₂F₃;晶格掺杂;电化学性能;