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南工大張翼Nano-Micro Lett.：多孔Co2VO4納米盤作為鋰離子電池新型快充負極

可以安全快速充電的高能量密度鋰離子電池(LIBs)是電動汽車的理想選擇。然而，常用LIBs負極的次優鋰化電位和低容量會導致安全問題和低能量密度。

南京工業大學張翼等提出將具有高容量（~ 1000 mAh g^-1）和安全鋰化電位（~ 0.65 V vs. Li⁺/Li）的釩酸鈷氧化物Co₂VO₄用于快速充電LIBs負極材料。

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圖1. PCVO ND合成示意圖

理論計算顯示，Co₂VO₄的Li⁺擴散系數高達3.15 × 10^–10 cm² s^-1，表明Co₂VO₄是快充LIBs中很有前景的負極。為進一步增強Li⁺和電子轉移，作者設計了一種六邊形多孔Co₂VO₄納米盤(PCVO ND)結構，該結構具有74.57 m² g^-1的高比表面積和眾多孔，PCVO ND中的孔徑均一為14 nm。

多孔納米盤結構設計可以減少電極水平的電子和離子擴散長度，進一步增強電化學動力學。此外，PCVO ND的大比表面積使電極和電解液之間緊密接觸，從而穩定SEI膜，使PCVO ND具有優異的快速充電性能。

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圖2. PCVO ND的電化學性能

結果，PCVO ND表現出高初始可逆容量（0.4 C下為911.0 mAh g^-1）、優異的快速充電容量（4 C下的平均容量為579.2 mAh g^-1，10 C下的平均容量為344.3 mAh g^-1），以及出色的長期循環穩定性（在 10 C 下的1000 次循環中每次循環容量損失僅為0.024%）。

由于其優越的快速充電性能和簡單的制備，PCVO ND在高能量密度快速充電LIBs中具有很高的商業可行性。

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圖3 與商業負極材料的比較

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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