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1、摻雜鎳、鐵對V2O5薄膜電極性能影響的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名:李抄指導(dǎo)教師:余丹梅副教授專業(yè):化學(xué)學(xué)科門類:理學(xué)重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二O一五年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要由于其嵌鋰性能好,理論容量高,資源來源豐富,成本低等特點,V2O5作為鋰離子電池正極材料具有很大的應(yīng)用前景和研究價值。但結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、循環(huán)壽命短、充放電過程中會發(fā)生電解質(zhì)氧化等缺陷限制了V2O5在鋰離子電池中的實際應(yīng)用。目前的一些研究發(fā)現(xiàn)
2、,優(yōu)化合成工藝和摻雜改性能夠有效地改善V2O5的性能。因此,本文采用溶膠凝膠法合成摻鎳、鐵V2O5薄膜電極材料,并采用XRD、SEM、XPS和電化學(xué)測試技術(shù),研究了V2O5薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌特征,以及薄膜電極的電化學(xué)性能,同時淺析了摻鎳、鐵對V2O5薄膜電極性能的影響。XRD、SEM分析表明:與純V2O5一樣,摻鎳、鐵V2O5都具有典型的正交晶型結(jié)構(gòu)。而且,摻鎳V2O5是由分布均勻、形狀規(guī)則、界面清晰、堆積密集,長度為350~510nm,
3、寬度為30nm~70nm,厚度為10~30nm的長方體納米棒構(gòu)成的均勻薄膜。而構(gòu)成摻鐵V2O5薄膜是長度為360~540nm、寬度150~220nm、厚度90~160nm類橢圓形的納米片。摻雜使V2O5薄膜具有更大的比表面積,從而增加了薄膜與電解液之間的接觸面,提高了薄膜電極的比容量及循環(huán)穩(wěn)定性。XPS分析結(jié)果表明:摻雜鎳有利于提高V2O5薄膜V4的比例,使電極活性材料的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,明顯改善電化學(xué)性能。循環(huán)伏安法和恒電流充放電測試表明
4、:摻雜鎳、鐵均可以提高V2O5薄膜電極的比容量,并抑制其衰減。V2O5薄膜電極的比容量隨著摻鎳量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢,最佳摻鎳量為2%。在電流密度為33.20μAcm2時,其首次充放電比容量分別達(dá)到725mAhg1和764mAhg1,經(jīng)過100次充放電循環(huán)后,充放電比容量降低為458mAhg1和431mAhg1,平均每周期的容量衰減率為0.57%和0.35%。當(dāng)電流密度增大了4倍時,摻鎳V2O5薄膜電極的首次放電比容量僅僅減
5、少18%,表現(xiàn)出了較優(yōu)的倍率性能。V2O5薄膜電極的比容量隨著摻鐵量的增加而增加,但是當(dāng)摻雜量超過1.2%時,溶膠不穩(wěn)定,易形成絮狀物,所以最佳摻鐵量為1.2%,在電流密度為33.20μAcm2時,首次充放電比容量分別可達(dá)到744mAhg1和767mAhg1,經(jīng)過45次充放電循環(huán)后,充放電比容量降低為548mAhg1和529mAhg1,平均每周期的容量衰減率為0.58%和0.54%。當(dāng)電流密度增大了3倍時,摻鐵V2O5薄膜電極的首次放電
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