Page 30 - 《精细化工》2020年第3期
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·448·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 37 卷

            科学界对于该材料研究的热点。从目前的文献中看，                            样 的条件下比 容量只有 467  mA·h/g ；另 外在
            大致通过微纳米化、复合化和表面包覆等方面进行                             2000  mA/g 的电流密度下，经过 500 次循环后，该
            改善。                                                材料比容量保持在 724 mA·h/g，远高于块状 Ni 3 V 2 O 8
            3.1   微纳米化                                         材料的比容量（385  mA·h/g）；在 1000、5000 和
                 微纳米化是将材料制备成微纳结构，即三个维                          10000  mA/g 的高电流密度下，比容量仍能保持在
            度中至少有一个维度在微米或纳米尺寸范围内。电                             764、531 和 313 mA·h/g，说明该材料具有良好的循
            极材料微纳米化可有效地缩短锂离子在活性物质内                             环稳定性和速率能力。
            部的扩散路径，减少电子的运输距离，缓解充电过
            程中的体积变化，从而提供更好的电化学性能和循
            环性能。另外，颗粒尺寸越小，比表面积越大，纳米
            颗粒与电解液接触面积越大，可以有效降低电极的极
            化作用，提供更多的活性点位。SAMBANDAM 等                   [34]
            以水为溶剂，采用沸石咪唑骨架（ZIF）沉淀法制备
            了典型尺寸为 30  nm 的 Ni 3 V 2 O 8 纳米粒子。该材料
            作为锂离子电池的负极进行测试时，在 1000  mA/g                                                            [27]
                                                                     图 2    合成的花状 Ni 3 V 2 O 8 的 SEM 图
            的电流密度下，经过 400 次循环后，比容量保持在                          Fig. 2    SEM images of flower-like Ni 3 V 2 O 8  synthesizedl [27]
            940 mA·h/g；在 5000 mA/g 的电流密度下，经过 1000
            次循环后，比容量保持在 305 mA·h/g；在 10000 mA/g
            的高电流密度下，仍有 165 mA·h/g 的比容量，表现
            出优异的循环稳定性和良好的速率性能。LI 等                      [27]
            采用简单的一步水热法，成功地合成了厚度为 20~
            50  nm 的二维（2D）纳米板组成的微/纳米花状
            Ni 3 V 2 O 8 结构（如图 2 所示）。该材料作为锂离子电

            池的负极进行测试时，在 200 mA/g 的电流密度下，
                                                                      图 3  Ni 3 V 2 O 8 纳米线阵列的 SEM 图 [42]
            经过 300 次循环后，比容量保持在 1047.8 mA·h/g，                  Fig. 3    SEM images of Ni 3 V 2 O 8  nanowire arrays prepared [42]
            远高于块状 Ni 3 V 2 O 8 材料的比容量（518.4 mA·h/g），
            说明微/纳米花状 Ni 3 V 2 O 8 具有高可逆容量和良好的                      小尺寸纳米颗粒可以有效提高比表面积，二维
            循环性能；在 1600 和 3200 mA/g 的电流密度下，仍                   片状纳米材料和一维纳米线等可以使锂离子在材料
            有 712.0 和 640.8 mA·h/g 的比容量，表现出优越的速                表面和电极之间快速大量穿梭运动，进而增强储锂
            率性能。WANG 等       [42] 采用两步水热合成法，在钛箔                能力。纳米结构有助于缩短锂离子在充放电过程中
            上制备了尺寸为 5 nm 的纳米薄片组成的 Ni 3 V 2 O 8 纳               的扩散长度，增加电极和电解质之间的界面接触面
            米线阵（如图 3 所示）。当作为锂离子电池的负极进                          积，从而使纳米结构材料与大尺寸材料相比，能显
            行测试时，该材料在 50 mA/g 的电流密度下，经过 20                     著提高比功率密度和能量密度              [44-51] ，这些都有利于
            个循环后，比容量保持在 1545.5 mA·h/g；在 500 mA/g               提供更好的电化学性能和循环性能，因而纳米化的
            的电流密度下，经过 500 次循环后，比容量达到                           钒酸镍材料是目前学术界研究的重点。
            969.7  mA·h/g，库伦效率超过 99%；证明了制备的                    3.2   复合化
            Ni 3 V 2 O 8 纳米线阵作为锂离子电池负极材料具有良                    3.2.1    与碳材料的复合
            好的循环稳定性和高的比容量；此外，该材料还具                                 碳材料可以显著提高电极材料的电子导电性，
            有非常高的速率能力，在 50、100、200、400、800、                    防止电极材料纳米颗粒之间的团聚。因此，研究人员
            2000 和 4000 mA/g 的电流密度下，平均放电比容量                    将 Ni 3V 2O 8 与碳材料进行复合，以提高 Ni 3 V 2O 8 电极
            分别为 2315.1、1585.5、1296.7、1065.3、887.1、662.2        材料的循环性能和倍率性能。LU 等                [52] 通过简单的
            和 502.8  mA·h/g。SOUNDHARRAJAN 等       [43] 采用一     水热法制 备 了 Ni 3 V 2 O 8 /有序介孔 碳 的复合材 料
            锅式金属有机骨架燃烧法，制备出一种尺寸为 500 nm                        （Ni 3 Y 2 O 8 @CMK-3）。该复合材料得益于介孔碳的
            的苦瓜状 Ni 3 V 2 O 8 结构。该材料作为锂离子电池的                   多孔结构和优良的导电特性，表现出优异的循环稳
            负极进行测试时，在 200 mA/g 的电流密度下，首次                       定性和高比容量；在 500 mA/g 的电流密度下，经过
            放电比容量为 1362 mA·h/g，经过 100 次循环后，比                   200 次循环后，比容量可以达到 945.9 mA·h/g，而纯
            容量保持在 822  mA·h/g，而块状 Ni 3 V 2 O 8 材料在同            的 Ni 3V 2O 8 在 500 mA/g 的电流密度下，经过 100 次循
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