DOI: 10.1021/acsami.2c10471

Li3VO4（LVO）因其高容量和良好的安全性而被认为是锂离子电池（LIBs）的新型替代负极材料。然而，较差的电子传导性阻碍了其进一步应用。在此，本研究制备了含In/Ce共掺杂Li3VO4，且由氮改性碳增强的纳米纤维（nLICVO/NC）。密度泛函理论计算表明，In/Ce共掺杂可以显著减小LVO带隙，并实现LVO电子电导率的数量级增长（从2.79×10-4增加到1.38×10-2S/cm）。此外，5LICVO纳米颗粒掺杂碳基纳米纤维不仅可以缓冲结构应变，而且可以形成一个良好的电子传输框架。这种5LICVO/NC材料在0.1和5A/g时分别提供了386.3和277.9mAh/g的高可逆容量。在0.5和1.6A/g下进行1200和4000次循环后，保持了335和259.5mAh/g的高放电容量（相应的容量保持率分别为98.4%和78.7%）。当5LICVO/NC负极与商用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（NCM111）组装成一个全电池时，在1A/g下进行600次循环后，可以保持191.9mAh/g的高放电容量，这意味着所构建的电极材料在高效锂离子电池中的实际应用潜力巨大。

图1.（a）5LICVO/NC的Rietveld细化XRD光谱，（b）晶体结构，（c）拉曼光谱，（d,e）场发射（FESEM），（f）TEM，（g）HRTEM，（h）SAED，（i）N2吸附-解吸等温线（插图为孔径分布），（j）HAADF和元素映射图像。

图2.5LICVO/NC中（a）C1s、（b）N1s、（C）V2p、（d）O1s、（e）In3d和（f）Ce3d的高分辨率XPS光谱。

图3.（a）LVO、（b）Ce-33.3-b、（c）In-33.3-b和（d）D4的晶体结构。（e）键长示意图（左侧为LVO，右侧为Ce-33.3-b）。（f）计算的能带结构（基于PBE方法）、导带边缘（CBM）和价带边缘（VBM）的DOS和电荷密度图，以及（g）基于HSE方法计算的D4能带结构。

图4.（a）5LICVO/NC在0.2mV/s下进行初始4个循环的CV曲线，（b）在0.1A/g下进行初始3个循环的放电/充电曲线，（c）三种样品在0.1A/g下的循环性能，（d）倍率性能，以及（e,f）长期循环性能。

图5.（a）三种样品以及（b）新鲜和在0.1A/g下进行10和20次循环后的5LICVO/NC的EIS光谱。（c）在0.2-1.5mV/s范围内的CV曲线，（d）对数峰值电流和对数扫描速率之间的关系，（e）5LICVO/NC在不同扫描速率下的电容贡献，以及（f）在1.5mV/s下的电容贡献。（g）三种样品的GITT图像和相应的对数D点分布。

图6.（a）NCM111//5LICVO/NC全电池示意图。（b）NCM111//5LICVO/NC全电池在0.1A/g时的循环性能，（c）0.05-5A/g范围内的放电/充电曲线，（d）倍率性能，以及（e）在1A/g下的长期循环性能。