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文檔簡介
1、能源危機迫使人們開發(fā)利用新型能源,風能、太陽能、核能等新型能源由于其自身特點大多需要轉換成二次能源,電能因其使用方便、清潔無污染等優(yōu)點成為首選的轉換方式。但是電力的穩(wěn)定供應成為電力應用的一個重大問題,簡單有效的解決方法是采用電力存儲裝置。鋰離子電池因其較高的能量密度在儲能領域得到了廣泛的應用,然而常見的電極材料由于其導電性和穩(wěn)定性較差,限制了其發(fā)展。針對這個問題本文設計制備了二氧化釩-石墨烯納米片,其納米結構能有效的縮短鋰離子傳輸距離,
2、石墨烯的包覆能顯著提高材料的導電性和結構穩(wěn)定性,進而提高其鋰離子電池的循環(huán)壽命和比容量。
本研究主要內容包括:⑴制備納米片狀的釩酸銨。分為兩個步驟:熔融狀態(tài)下尿素能還原五氧化二釩,通過控制反應時間和反應溫度可以調控產物中不同價態(tài)的釩的比值,進而合成塊狀的(NH4)2V3O8;塊狀的(NH4)2V3O8與碳酸鋰水熱反應制備納米片狀的(NH4)2V4O9。研究發(fā)現水熱過程中,鋰離子能插入到(NH4)2V3 O8的片層結構中,促使其
3、剝離,剝離后的(NH4)2V3O8在堿性條件下溶出五價的釩,余下的四價釩重組形成了納米片狀的(NH4)2V4O9。⑵制備二氧化釩納米片,并調控其晶型結構。氮氣氣氛下煅燒(NH4)2V4O9納米片可制備納米片狀的二氧化釩。研究發(fā)現隨著煅燒溫度的增加,產物會逐漸由B相二氧化釩轉化成M相二氧化釩。B相二氧化釩因其片層結構在鋰離子電池領域應用廣泛,通過改變(NH4)2V4O9的煅燒溫度,調節(jié)氮氣流量可制得B相二氧化釩。⑶制備二氧化釩-石墨烯納米
4、片。二氧化釩表面包覆石墨烯后能顯著提高其導電性和結構穩(wěn)定性。研究發(fā)現乙醇水溶液能較好的分散(NH4)2V4O9納米片和氧化石墨烯,加入強陽離子電解質后,(NH4)2V4O9納米片與氧化石墨烯因靜電作用發(fā)生共沉降,氧化石墨烯能均勻包覆在二氧化釩納米片的表面,離心過濾后用水合肼還原氧化石墨烯可制得(NH4)2V4O9-RGO復合材料,高溫煅燒可制得VO2-RGO復合材料。⑷鋰電性能測試。分別以二氧化釩、二氧化釩-石墨烯納米片為正極材料,鋰片
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