南工大张翼Nano-Micro Lett.：多孔Co2VO4纳米盘作为锂离子电池新型快充负极

可以安全快速充电的高能量密度锂离子电池(LIBs)是电动汽车的理想选择。然而，常用LIBs负极的次优锂化电位和低容量会导致安全问题和低能量密度。

南京工业大学张翼等提出将具有高容量（~ 1000 mAh g^-1）和安全锂化电位（~ 0.65 V vs. Li⁺/Li）的钒酸钴氧化物Co₂VO₄用于快速充电LIBs负极材料。

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图1. PCVO ND合成示意图

理论计算显示，Co₂VO₄的Li⁺扩散系数高达3.15 × 10^–10 cm² s^-1，表明Co₂VO₄是快充LIBs中很有前景的负极。为进一步增强Li⁺和电子转移，作者设计了一种六边形多孔Co₂VO₄纳米盘(PCVO ND)结构，该结构具有74.57 m² g^-1的高比表面积和众多孔，PCVO ND中的孔径均一为14 nm。

多孔纳米盘结构设计可以减少电极水平的电子和离子扩散长度，进一步增强电化学动力学。此外，PCVO ND的大比表面积使电极和电解液之间紧密接触，从而稳定SEI膜，使PCVO ND具有优异的快速充电性能。

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图2. PCVO ND的电化学性能

结果，PCVO ND表现出高初始可逆容量（0.4 C下为911.0 mAh g^-1）、优异的快速充电容量（4 C下的平均容量为579.2 mAh g^-1，10 C下的平均容量为344.3 mAh g^-1），以及出色的长期循环稳定性（在 10 C 下的1000 次循环中每次循环容量损失仅为0.024%）。

由于其优越的快速充电性能和简单的制备，PCVO ND在高能量密度快速充电LIBs中具有很高的商业可行性。

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图3 与商业负极材料的比较

Porous Co2VO4 Nanodisk as a High-Energy and Fast-Charging Anode for Lithium-Ion Batteries. Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00758-5

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