Page 31 - 《精细化工》2020年第3期
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第 3 期 高懂儒，等: 钒酸镍锂离子电池负极材料的研究进展 ·449·
环后，比容量仅为 368.1 mA·h/g，远低于 Ni 3 V 2 O 8 / 极在同样的条件下比容量只有 700 mA·h/g，远低于
有序介孔碳复合材料（如图 4 所示）；当电流密度 Ni 3 V 2 O 8 /Ni 复合材料；该复合材料在电流密度为
为 1000 mA/g 时，经过 800 次循环后，Ni 3V 2O 8 /有序 1000 mA/g 时，经过 600 次循环后，比容量保持在
介孔碳复合材料比容量保持在 740.2 mA·h/g，表现 941.3 mA·h/g；在 10000 mA/g 的高电流密度下，比
出良好的速率性能。将该复合材料制备成 Ni 3 V 2 O 8 // 容量仍能保持在 447.7 mA·h/g，相对于纯 Ni 3 V 2 O 8
LiCoO 2 的全电池时，即使在 200 mA/g 的电流密度 电极表现出良好的循环稳定性和速率能力。LIU 等 [38]
下，经过 100 次循环后，仍具有 102.9 mA·h/g 的可 在 Ni 3 V 2 O 8 纳米薄片表面生长出 Co 3 V 2 O 8 纳米颗粒，
逆容量。YANG 等 [53] 合成了 Ni 3 V 2 O 8 /氧化石墨烯复 制备了 Ni 3 V 2 O 8 /Co 3 V 2 O 8 复合材料。该复合材料继
合材料。该复合材料在 500 mA/g 的电流密度下，经 承了 Ni 3 V 2 O 8 和 Co 3 V 2 O 8 的结构特点和性能优势，
过 200 次循环后，比容量保持在 1150 mA·h/g；当电 具有比纯 Co 3 V 2 O 8 更高的比容量和速率性能，比纯
流密度调至 1000 mA/g，再经过 200 次循环后，比 Ni 3 V 2 O 8 更出色的循环稳定性。
容量稳定在 900 mA·h/g，远高于纯 Ni 3 V 2 O 8 材料的 总之，钒酸镍与其他材料的复合大致从增强材
比容量（200 mA·h/g）；当电流密度从 100 mA/g 调 料的导电性、提高材料的比表面积以及通过与其他
节到 10000 mA/g 时，容量保持率为 45%。NI 等 [25] 掺杂元素的协同效应提高材料的电极比容量等三个
通过原位电化学重建制备了 NiV 3 O 8 /天然石墨电极 方面考虑，使电极材料在充放电容量以及循环稳定
复合材料。该复合材料在 300 mA/g 的电流密度 性方面具有优异的表现。而其与碳材料的复合（特
下，首次放电比容量为 884 mA·h/g；在 230 mA/g 别是石墨烯和介孔碳）更具实际应用前景，需进一
的电流密度下，经过 200 次循环后，比容量保持在 步引起关注。
1000 mA·h/g；在 1170 mA/g 的电流密度下，经过 950 3.3 表面包覆
次循环后，比容量保持在 997 mA·h/g，表现出优异 表面包覆也是改善锂离子电池电极材料电化学
的电化学性能。由上可以看出，钒酸镍与碳材料复 性能的一种重要手段。到目前为止，材料的表面包
合主要从增强材料的导电性和提高材料的比表面积 覆主要有碳包覆和金属包覆两种，其中碳材料包覆
两个角度出发，经过合理的制备手段获得比容量较 的报道较多。表面包覆碳材料既可以提高活性材料
高以及循环稳定性优异的电极材料。石墨烯具有极 电极的导电性，还可以有效抑制颗粒之间的团聚，
其优异的导电能力，而介孔碳材料拥有较高的比 有利于发挥负极材料高容量的优势，改善材料的循
表面积，同时成本都不太高，因而它们与钒酸镍材 环稳定性。LV 等 [54] 采用单喷丝头静电纺丝技术，制
料复合，都是极具工业应用潜力的高性能新型电极 备了封装在结晶态钒酸镍纳米管结构中的无定型
材料。 Ni 3 V 2 O 8 纳米线包覆材料（如图 5 所示），通过外层
的晶态保护内层的无定型钒酸镍，提高其热稳定性，
进而提高材料的电化学循环稳定性。该包覆材料作
为锂离子电池的负极进行测试时，在 300 mA/g 的电
流密度下，首次放电比容量为 1327 mA·h/g，高于未
包覆的 Ni 3 V 2 O 8 材料（1226 mA·h/g），经过 300 次
循环后，比容量稳定在 980 mA·h/g，而未包覆的
Ni 3 V 2 O 8 材料比容量只有 555 mA·h/g，说明表面包
覆可以显著改善 Ni 3 V 2 O 8 电极的电化学性能。
图 4 Ni 3 V 2 O 8 /有序介孔碳复合材料与纯 Ni 3 V 2 O 8 电极测试循
环性能图 [52]
Fig. 4 Test cycle performance of Ni 3 V 2 O 8 /ordered mesoporous
carbon composites and pure Ni 3 V 2 O 8 electrodes [52]
3.2.2 与其他材料的复合
LI 等 [26] 采用简单的水热法制备了 Ni 3 V 2 O 8 /Ni
复合材料。将该材料作为锂离子电池的负极进行测 图 5 封装在结晶态纳米管结构中的无定型 Ni 3 V 2 O 8 纳米
线的 HAADF 图 [54]
试时，在 200 mA/g 的电流密度下，经过 100 次循环
Fig. 5 HAADF image of amorphous Ni 3 V 2 O 8 nanowires
后，比容量保持在 1286.8 mA·h/g，而纯 Ni 3 V 2 O 8 电 encapsulated in crystalline nanotube structure [54]
