自组装界面工程构建Na4MnV(PO4)3@rGO复合材料的超快钠离子存储性能研究

本文推荐一种基于溶胶-凝胶自组装（sol-gel）结合脱氧煅烧的新方法，成功构建了还原氧化石墨烯（rGO）包覆的Na4MnV(PO4)3（NMVP@rGO）复合材料。通过分子级自组装形成连续导电网络，显著提升材料界面稳定性和钠离子扩散动力学，实现132.1 mAh g?1的高容量和86%的5000次循环稳定性（20 C），为高性能钠离子电池（SIBs）正极设计提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过溶胶-凝胶自组装结合煅烧工艺（sol-gel-calcination），与传统的溶液冷冻干燥法对比，成功制备了具有价态调控功能的柔性rGO包覆Na₄MnV(PO₄)₃（NMVP@rGO）材料。分子级自组装实现了NMVP晶粒在石墨烯层中的精准外延包裹，形成致密连续的导电网络。这种均匀的rGO涂层不仅能物理约束材料体积变化，还显著提升了界面稳定性和导电性，最终加速钠离子扩散动力学并诱导电荷存储机制向赝电容（pseudocapacitance）主导转变。

Results and discussion

X射线衍射（XRD）分析显示（图1a），NMVP@rGO-1和NMVP@rGO-2的衍射峰与三方晶系Na₄MnV(PO₄)₃标准卡片（JCPDS#98–042-3538）高度吻合，且未检测到杂质相。溶胶-凝胶法制备的材料展现出更优异的结晶度和更小的晶格畸变，这归因于自组装过程中石墨烯层对晶格应力的定向调控作用。

Conclusion

通过系统比较溶液冷冻干燥-煅烧与溶胶-凝胶-煅烧两种工艺路线，证实基于溶剂蒸发自组装的溶胶-凝胶法能优化纳米层结构，显著提升钠离子扩散动力学，并诱导赝电容主导的电荷存储机制。该方法为开发高能量密度、长循环稳定的钠离子电池（SIBs）正极材料提供了创新性解决方案。