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Realizing high-performance Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F cathode for sodium-ion batteries via Nb-doping

矿物冶金与材料学报:英文版 2023年第10期30卷 1859-1867页

作者： Jie Wang Yifeng Yuan Xianhui Rao Min’an Yang Doudou Wang Ailing Zhang Yan Chen Zhaolin Li Hailei Zhao School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Beijing Municipal Key Lab of Advanced Energy Materials and Technologies Beijing 100083China

Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F(NVPOF)has received considerable interest as a promising cathode material for sodium-ion batteries because of its high working voltage and good structural/thermal stability.However,the sluggish electrode reaction resulting from its low intrinsic electronic conductivity significantly restricts its electrochemical performance and thus its practical application.Herein,Nb-doped Na_(3)V_(2-x)Nb_(x)(PO_(4))_(2)O_(2)F/graphene(rGO)composites(x=0,0.05,0.1)were prepared using a solvothermal method followed by calcination.Compared to the un-doped NVPOF/r GO,doping V-site with high-valence Nb element(Nb^(5+))(Na_(3)V_(1.95)Nb_(0.05)(PO_(4))_(2)O_(2)F/r GO(NVN05POF/rGO))can result in the generated V4^(+)/V3^(+)mixed-valence,ensuring the lower bandgap and thus the increased intrinsic electronic conductivity.Besides,the expanded lattice space favors the Na^(+)migration.With the structure feature where NVN05POF particles are attached to the rGO sheets,the electrode reaction kinetics is further accelerated owing to the well-constructed electron conductive network.As a consequence,the as-prepared NVN05POF/r GO sample exhibits a high specific capacity of~72 m Ah·g^(-1)at 10C(capacity retention of 65.2%(vs.0.5C))and excellent long-term cycling stability with the capacity fading rate of~0.099%per cycle in 500 cycles at 5C.

关键词： sodium vanadium fluorophosphate cathode doping rate capability sodium-ion batteries

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