成果简介
本文，电子科技大学Chunyang Wu等研究人员在《Chinese Chemical Letters》期刊发表名为“Pseudocapacitance dominated Li3VO4 encapsulated in N-doped graphene via 2D nanospace confined synthesis for superior lithium ion capacitors”的论文，研究通过一种用于锂离子电容器（LIC）的简便二维纳米空间封闭策略，开发出了一种由封装在掺杂N 的石墨烯夹层中的Li3VO4纳米晶体组装而成的赝电容主导负极材料。
在这篇论文中，以C3N4纳米片为模板、葡萄糖为碳源，通过发泡固态反应合成的掺杂N的石墨烯为Li3VO4在纳米尺度上的限制和均匀生长提供了足够的二维纳米空间，同时有效地将每个纳米构件锚定在夹层中，从而实现了活性成分的充分发挥。这样形成的三维混合体不仅确保了活性材料与掺杂 N 的石墨烯之间的紧密电子耦合，还实现了稳健的结构完整性。得益于这些独特的优势，所形成的混合体在低电流率和高电流率条件下均显示出伪电容主导的锂存储行为，电容贡献率超过 90%。LVO@C@NG在10A/g条件下的可逆容量为 206 mAh/g，在 2A/g条件下循环1000 次后的容量保持率为 92.7%，在 231.8 W/kg 条件下的锂离子电池能量密度高达 113.6 Wh/kg。
图文导读
图1.LVO@C@NG合成示意图。
图2.（a） SEM 图像、（b） TEM 图像、（c、d） HRTEM 图像和 （e， f） LVO@C@NG元素 C、N、O 和 V 的 SEM 图像和 EDX 映射图像。
图3.（a） LVO@C@NG、LVO@C和LVO@C/AC的XRD图谱。（b）拉曼光谱，（c）LVO@C@NG的全XPS光谱。（d） C 1s、（e） V 2p 和 （f） N 1s 的高分辨率光谱。
图4. LVO@C@NG 和对照样品在0.2-3.0V之间的电化学性能（相对于 Li/Li+）
图5. LVO@C@NG 电极储锂过程的电化学行为分析
图6. AC//LVO@C@NG LICs 的电化学性能
小结
综上所述，本文开发了一种简便、高效的二维纳米空间封闭策略，在高导电性石墨烯支撑物的夹层中制备了封装良好的 LVO，并证明了它们在 LIB 和 LIC 中的应用。所获得的 LVO@C@NG 混合物在活性材料和掺杂 N 的石墨烯之间实现了亲密的电子耦合，因此比单独使用每种纳米构件或它们之间的简单物理接触具有更多的活性位点和更强的结构稳定性。得益于这些独特的优点，即使在 0.2 mV/s的低频条件下，这种混合物也能显示出 90.8% 的电容贡献率，显示出伪电容主导的锂存储行为。当用作锂离子电池的阳极时，这种混合物显示出卓越的速率能力和出色的循环稳定性，在 10A/g 的高电流密度下，可逆容量为 206 mAh/g，在 2 A/g 下循环 1000 次后，容量保持率为 92.7%，在 231.8 W/kg 的锂离子电池能量密度下，能量密度高达 113.6 Wh/kg。
文献：https://doi.org/10.1016/j.cclet.2024.109675
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