第24卷 第3期Vol 24 No 3

文章编号:1673 2812(2006)03 0414 04

材 料 科 学 与 工 程 学 报

JournalofMaterialsScience&Engineering

总第101期Jun.2006

钠离子电池正极材料NaVPO4F的合成及其电化学性能

卓海涛,王先友,唐安平,刘志明

(湘潭大学化学学院,湖南湘潭 411105)

摘 要 本文报道了在氩气保护下用两段高温固相反应法制备NaVPO4F作为钠离子电池正极材料,并用傅立叶红外光谱(FT IR),原子吸收光谱(AAS),热重分析(TG DTG),X 射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒流充放电等对其结构和性能进行了测试和表征。结果表明:750!左右反应可以获得稳定、结晶度好的NaVPO4F,其晶型为简单单斜晶系,与前驱体VPO4的晶型一致;SEM测试表明NaVPO4F的粒径分布均匀,粒径大小在微米级,材料首次放电容量为87mAh g。

关键词 钠离子电池;高温固相法;正极材料;NaVPO4F

中图分类号:TB34 文献标识码:A

PreparationandPerformanceofNaVPO4FCathode

MaterialforSodium ionBattery

ZHUOHai tao,WANGXian you,TANGAn ping,LIUZhi ming

(CollegeofChemistryofXiangtanUniversity,Xiangtan 411105,China)

Abstract Inthispaper,thecathodematerialofsodium ionbattery,NaVPO4F,waspreparedundertheprotectionofargonatmospherebytwostephightemperaturesolid statemethod.ThestructureandperformanceofthepreparedcathodematerialwerecharacterizedbyFlourier InfraredSpectra(FT IR),AtomicAbsorptionSpectra(AAS),ThermogravimetricAnalysis(TG DTG),X rayDiffractometer(XRD),ScanningElectronMicroscope(SEM)andconstantcurrentcharge dischargetest.TheresultsshowthatNaVPO4Fwithagoodcrystalstabilitycanbeobtainedataboutatemperatureof750!.Itscrystalstructurewasmonoclinic,anditwasinaccordancewithVPO4precursor.TheSEMmicrographshowedthatthesizeofNaVPO4Fparticlewasmicron class,andthedistributionofparticlewasuniform,theinitialdischargecapacityofthematerialwas87mAh g.

Keywords Sodium ionbattery;hightemperaturesolid statemethod;cathodematerial;NaVPO4F

子电池负极材料的研究取得了良好进展,研究成功钠离子

1 引 言

目前,高性能锂离子电池及其电极材料的研究是电化学、材料化学、物理学等领域研究的热点,而同为元素周期表第I主族的钠离子和锂离子的性质有许多相似之处,钠离子完全有可能和锂离子一样构造一种广泛使用的二次电池[1,2]。钠离子电池的工作原理与锂离子电池相类似,正负极材料采用钠离子能容易嵌入 脱嵌的活性材料,电解液由钠离子溶解在有机溶剂中构成。并且与锂离子电池相比,钠离子电池具有明显的优势,如原材料成本比锂离子电池

低,半电池电位(E0Na+ Na=ELi+ Li+0.3V)比锂离子电池高,因而安全性能明显优于锂离子电池。最近,国外关于钠离

收稿日期:2005 08 10;修订日期:2005 10 13

电池高性能正极材料成为该类电池发展的一个关键[3 5]。到

目前为止,已经报道的能用于钠离子电池正极材料的主要有贫钠的NaxCoO2和NaxMnO2及NaxTiS2,NaxNbS2Cl2,NaxWO3 x,NaxV0.5Cr0.5S,NaxMoS3(无定形),NaxTaS2等[6],但与锂离子电池正极材料研究相比,研究工作明显的偏少。2003年Barker等[7 8]发现过渡金属化合物NaVPO4F用作正极材料,与硬碳材料配合制成钠离子电池,电池的平均放电电压为3.7V,与锂离子电池非常一致;正极材料的首次放电电容量为79mAh g,稳定后放电容量为82mAh g,30次循环后容量下降到首次的50%。

目前钠离子电池存在的主要问题在于,大电流充放电性能不理想,不可逆容量损失较大,电池容量偏低,电容量

基金项目:国家自然科学基金(50472080)、江苏省自然科学基金资助项目(BK2003092),湖南省自然科学基金和重点资助项目(04JJ3040,05JJ20013):(),,湖南省,硕士,:),E mail:wxianyou@yahocom。