تحضير مواد الكاثود Na3V2(PO4)3 باستخدام طريقة هيدروحرارية مدعومة بطريقة سول-جل من أجل بطاريات أيون الصوديوم

مادة الكاثود Na3V2(PO4)3 (NVP) لبطارية أيون الصوديوم (1 C=117 mAh g-1) لها هيكل من نوع NASICON، مما يسهل الهجرة السريعة لأيونات الصوديوم، ولكنه أيضًا يتميز بتشوه حجمي صغير أثناء إزالة أيونات الصوديوم، ويظل آلية الإطار الرئيسي دون تغيير، وبالتالي يُعتبر مادة تخزين الطاقة لمجموعة واسعة من التطبيقات، ولكنه يعاني من موصلية إلكترونية محدودة بسبب هيكله. في هذه الورقة، تم تحضير مواد كاثود NVP بجسيمات أولية أصغر بنجاح باستخدام طريقة سول-جل المدعومة بمعالجة هيدروحرارية بسيطة. يسمح زيادة حجم المسام لمواد NVP المحضرة تحت العملية الهيدروحرارية بمزيد من المواقع النشطة ومقاومة أكثر فعالية لتشوه حجم أيونات الصوديوم أثناء عمليات الإدراج/الاستخراج، مما يسهل بشكل فعّال انتشار الأيونات والإلكترونات. أظهرت مادة Na3V2(PO4)3 الناتجة عن العملية المحسنة بلورات جيدة في تمييز XRD، بالإضافة إلى خصائص كهربائية كيميائية متفوقة في سلسلة من الاختبارات الكهربائية الكيميائية. تم إثبات سعة محددة تبلغ 106.3 mAh g-1 عند 0.2 C، مقارنةً بـ 96.5 mAh g-1 لمادة Na3V2(PO4)3 بدون معالجة هيدروحرارية، كما تحسنت أداء الدورة مع الاحتفاظ بـ 93% من السعة. يُظهر معامل انتشار أيونات الصوديوم المحسوب (DNa = 5.68 × 10-14) الذي تم الحصول عليه بعد تركيب منحنى EIS للعينة المحسنة أن هيكل المسام مفيد لأداء مادة كاثود Na3V2(PO4)3.