成果简介

在众多正极材料中，氟化磷酸钒氧钠（Na3(VO1-xPO4)2F1+2x）由于两电子反应以及较高的工作电压，具有较高的理论容量和能量密度，是一种理想的正极材料。但是由于其相对较低的电导率和反应动力学，其表现并不能满足商业使用的需求。与碳材料复合是一种很好的改善方法，但是与碳材料的复合势必会降低电池的容量与能量密度。因此，如何在提升电化学反应动力学的同时保持较高的能量密度是亟需解决的关键问题。

本文北京化工大学于中振教授、曲晋副教授团队在《ACSAppl.Mater.Interfaces》期刊发表名为“FreestandingNa3V2O2(PO4)2F/GrapheneAerogelsasHigh-PerformanceCathodesofSodium-IonFullBatteries”的论文，研究提出通过采用简单的水热自组装以及冷冻干燥制备Na3V2O2(PO4)2F/石墨烯气凝胶（NVPF/GA）直接用作自支撑钠电正极材料的方法。连续多孔的三维网络状结构一方面缓解了NVPF本身电导率较低和反应动力学较差的问题；另一方面可以实现高的负载量并避免了粘结剂和炭黑的使用，从而降低能量密度的损失。

图文导读

方案1.NVPF/GA混合体的制备示意图

图1.（a）NVPF，（b）GA，（c）NVPF/GA，（d）NVPF/GA，（e）NVPF/GA和（f）NVPF/GA得SEM图像。

图2.（a）NVPF和（c）NVPF/GA混合体的TEM图像；（b）NVPF和（d）NVPF/GA混合体的HRTEM图像；（e，f）NVPF/GA混合体的STEM图像和（g–l）相应的元素映射图像。

图3.（a）NVPF和NVPF/GA杂种的XRD图谱和（b）FT-IR光谱；（c）GA，NVPF和NVPF/GA杂化物的拉曼光谱；（d）NVPF和NVPF/GA杂种的TG曲线；（e）NVPF和NVPF/GA混合动力汽车的XPS宽光谱和（f）V2p光谱。

图4.NVPF/GA涂层电极的电化学性能

图5.钠离子全电池示意图

小结

首先通过还原GO和NVPF纳米立方的复合组装，然后进行冷冻干燥处理，制造出在三维连续石墨烯网络内部均匀分布NVPF纳米立方的NVPF/GA混合气凝胶。这项工作为制备高性能和稳定SIB的阴极提供了通用方案。

文献：