高电压镁离子电池正极材料NaV2O2(PO4)2F/rGO快速和稳定的Mg2+嵌入(英文)

作者：王军军; 谭双双; 张国彬; 姜亚龙; 殷亚朦; 熊方宇; 李启东; 黄丹; 张庆华; 谷林; 安琴友^*; 麦立强^*

来源：Science China-Materials, 2020, 63(09): 1651-1662.

• high-voltage
• fast kinetics
• MIBs
• fluorophosphate
• full cell high-voltage
• full cell

缓慢的Mg2+扩散动力学和低的工作电势严重阻碍高能量密度镁离子电池(MIBs)的发展.因此,开发具有快速Mg2+扩散和高工作电势的正极材料是克服MIBs发展阻碍的关键.在本文中,首次提出四方相的Na V2O2(PO4)2F/rGO作为一个有效的Mg2+宿主.它展现出3.3 Vvs. Mg2+/Mg的最高平均放电电压, 2.99×10-10cm2s-1的平均Mg2+扩散系数和9500个循环的超长循环寿命.原位X射线衍射(XRD)表明NaV2O2(PO4)2F/rGO的储镁机制为单相的嵌入/脱出反应.密度泛函理论(DFT)计算表明Mg2+倾向于沿a方向迁移. X射线吸收近边结构(XANES)表明镁化后钒的平均价态降低且钒位点周围的配位环境得到高度保持.此外,组装的NaV2O2(PO4)2F//Mg0.79NaTi2(PO4)3镁离子全电池表现出高的功率和能量密度,表明NaV2O2(PO4)2F/rGO具有实际应用的潜力.本工作在MIBs正极材料的工作电压方面实现了突破并为发展高能量密度的MIBs提供了新的机会.

• 单位
  材料复合新技术国家重点实验室; 武汉理工大学