Available online 18 April 2020
第一单位：武汉理工大学
【本文亮点】
【关键词】
钠离子电容器, 插层伪电容, 混合超级电容器, FeVO4·nH2O纳米线, 钠离子存储
【导读】
【背景介绍】
1.钠离子电容器的优势
可充电钠离子存储设备，包括钠离子电池（SIBs）和电容器（SICs），被认为是最有前途的替代锂离子电池的大规模应用。低成本的钠基化学品降低了SIBs和SICs的价格。更重要的是，钠比锂丰富得多的资源（地壳中的钠含量为23000比17ppm）可以使SIBs和SICs得到广泛应用。
2.发展历程和存在的问题
法拉第反应高度依赖于过渡金属的氧化还原。钒酸铁是一种具有电化学氧化还原活性的吸引电极，具有多电子反应和高容量的特点。用于Li+存储的FeVO4·nH2O纳米线在0.02–3.5V（与Li+/Li相比）的电位范围内提供1300 mAh g-1的比容量，对应于每单位公式约9 Li+。然而，FeVO4·nH2O的Na+储存机理和电化学行为尚未得到研究。深入了解锂离子和钠离子的电化学反应差异，有助于设计高性能的储能装置。
【成果简介】
近日，武汉理工大学麦立强老师和厦门大学魏湫龙老师等人将赝电容FeVO4·0.6H2O纳米线负极应用于钠离子电容器, 并探讨了该电容器的电化学行为。该工作在国际知名期刊Nano Energy 上发表, 文章第一作者Jun Dong。
通过电化学测试、XRD和异位TEM系统研究了FeVO4·nH2O的Na+和Li+储存行为。发现Na+和Li+插入反应表现出假电容行为，这有助于高ICE、可逆循环和高速率能力。基于高伪电容性FeVO4·nH2O正极，组装了钠离子电容器，无需任何预沉淀过程, 通过三电极和两电极系统深入研究了钠离子电容器的电化学行为。
本工作研究的钠离子电容器可提供高达88 Wh kg-1的最大能量密度（在95 W kg-1的功率密度下）和7.9 kW kg-1的高功率密度（35 Wh kg-1的能量密度） ，以及出色的循环稳定性（5000个循环）。
图1. FeVO4·0.6H2O的锂离子和钠离子存储机理
图2. FeVO4·0.6H2O纳米线的假电容插入反应对Li+和Na+的电化学性能。
Rate performance (a) and long-term cycling performance at 2 A g−1 (c) of the FeVO4·0.6H2O nanowires for Li+ and Na+ storage. (b) The related GV curves for Na+ storage at different rate.
文章链接
老师介绍：
麦立强 教授
现任国际刊物Science Letters资深主编，Wiley出版集团旗下Adv. Electronic Mater.国际编委，Adv. Mater.客座编辑，国际期刊Nano Research以及Science China Materials编委，Acc. Chem. Res.、Joule国际编委，《功能材料》编委，中国材料研究学会纳米材料与器件分会理事，Nature Commun.、Chem. Rev.、PNAS、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Nano Lett.等期刊审稿人或仲裁审稿人。主持国家杰出青年科学基金、国家重大科学研究计划课题、国家国际科技合作专项、国家自然科学基金重点项目等30余项。
魏湫龙 教授
现任职厦门大学材料学院副教授, 获得博士研究生国家奖学金（连续三次），校三好研究生标兵， “武汉理工大学十佳科研学术之星”，武汉理工大学优秀党员，武汉理工大学校优秀博士论文等荣誉。
在国际期刊上发表SCI收录论文87篇，包括Adv. Mater., Nano Lett., J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater., Adv. Energy. Mater., Energy Environ. Sci., Chem. Sci., Adv. Sci., Small, J. Mater. Chem. A等，论文共计被引用4500余次, h因子39，14篇论文入选ESI高倍引论文（前1%），2篇论文入选ESI热点论文（前0.1%），其中以第一作者（含共一作者）、共同通讯作者发表26篇（影响因子大于10的论文19篇），多篇论文被选为封面或新闻媒体亮点报导。申请国家（中国）发明专利21项，其中18项已授权。
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