有序介孔二氮化三鉬納米線因具有較高的比容量、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命、良好的倍率性能和電化學(xué)性能等特點(diǎn)，而深受儲(chǔ)能研究者的歡迎，被認(rèn)為是一種極具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的鈉離子電池負(fù)極材料，能有效解決現(xiàn)有鈉電池的不足。
作為一種綠色能源存儲(chǔ)裝置，鋰離子電池雖然已廣泛應(yīng)用于人們的日常生活，但是由于鋰資源有限和鋰價(jià)格不斷上升，所以其逐漸被燃料電池和鈉電池所取代。與鋰電池相比，鈉電池不僅可以像鋰電池一樣穩(wěn)定安全的工作，還有更低生產(chǎn)成本，因?yàn)殁c的來源比鋰的更為廣泛和豐富。
但是，鈉離子的離子半徑是鋰離子半徑的1.43倍，導(dǎo)致鈉離子的擴(kuò)散速率較慢，所以目前應(yīng)用比較成熟的商業(yè)石墨難以作為鈉離子電池的負(fù)極材料，這限制了其在便攜設(shè)備和混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用。因此，開發(fā)一種作為高容量、高功率、長(zhǎng)的循環(huán)壽命的鈉離子電池的負(fù)極材料成為目前亟待解決的關(guān)鍵問題。
近年來，納米材料憑借著其高比表面積和高反應(yīng)活性等特點(diǎn)，深受電化學(xué)及能源領(lǐng)域的高度關(guān)注。與普通電極材料相比，經(jīng)過納米化后的電極材料與電解液的接觸面積更大，離子脫嵌距離更短，因而更能實(shí)現(xiàn)高倍率充放電性能。另外，納米結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同樣能使電池?fù)碛懈L(zhǎng)的壽命。
過渡金屬氮化鉬因具有高的電子導(dǎo)電性、高的理論比容量和贗電容特性，被認(rèn)為是一種潛在的負(fù)極材料。但是，一般的過渡金屬氮化鉬在循環(huán)過程中體積容易膨脹，而且實(shí)際容量不高，導(dǎo)致電池循環(huán)穩(wěn)定性較差和續(xù)航時(shí)間較短。
有鑒于此，研究者就設(shè)計(jì)合成了有序介孔的二氮化三鉬納米線作為鈉離子電池負(fù)極材料。介孔納米線巨大的比表面積，能有效增加電解液和電極材料的接觸面積，同時(shí)一維的納米線結(jié)構(gòu)可保證良好的電子輸運(yùn)；微小的納米線結(jié)構(gòu)，能大幅度縮短鈉離子的擴(kuò)散距離，實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的倍率性能；納米線上均勻分布的有序介孔，可以有效地釋放充放電過程中因材料膨脹收縮而造成的內(nèi)部應(yīng)力，有效地阻止了電極材料在循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)坍塌，提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
總的來說，有序介孔二氮化三鉬納米線作為鈉離子電池負(fù)極材料時(shí)，能展示出優(yōu)異的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性。
