高性能分级“Z”字形钒酸钠纳米线钠离子电池正极材料

锂离子电池由于使用寿命长和高能量密度等优点广泛应用在便携式储能设备、电动汽车和大规模储能领域中，同时其也受到锂金属匮乏和价格昂贵的挑战。相比较而言，钠在地壳中有丰富的储量，且分布广泛，其价格仅为锂的二十分之一，钠离子电池已被公认为是替代锂离子电池的首选之一。

近日，武汉理工大学材料麦立强教授和陈伟博士指导博士生董轶凡和李硕等成功合成了分级“Z”字形结构的钒酸钠纳米线材料，并通过拓扑取代法有效提高了纳米材料的结构稳定性。合成的材料作为钠离子电池正极表现出优异的性能：在100 mA g^-1的电流密度下容量为172.5 mAh g^-1；在1 A g^-1的高电流密度下1000次循环后，容量保持率高达87.0%，相当于单次容量衰减率仅为0.0138%；在更高的2 A g^-1电流密度下，容量仍能保持在79.1 mAh g^-1。这种材料表现出优异的性能，首先是由于其新颖的“Z”字形结构，可有效提高反应活性，以及在充放电过程中保持结构完整性；其次由于拓扑取代法可有效提高材料的稳定性，使晶格结构不易破坏，从而表现出良好的电化学性能。这种钠离子电池具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命，为今后新能源材料和器件的设计开发和应用奠定了基础。

相关研究成果发表在英国皇家化学会期刊《Energy & Environmental Science》（IF=15.49）上，并被选为热点文章。

上述工作得到了国家重大基础研究计划、国家杰出青年科学基金、国家国际科技合作计划等的资助。

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ee/c5ee00036j