MnO2負(fù)載V2O5-聚合物同軸納米線的構(gòu)筑及電化學(xué)性能.pdf

1、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)的高速發(fā)展對材料提出了新的要求，單一結(jié)構(gòu)的材料已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足材料功能化的需要，而通過多元優(yōu)化組合形成的異質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)材料可以調(diào)控材料的物理化學(xué)性能，以滿足新的、特殊的使用要求。作為典型的層狀金屬氧化物，一維釩氧化物納米材料因其良好的嵌鋰性能一直受到人們廣泛的關(guān)注和研究。其中V2O5是最早被研究的鋰離子電池正極材料之一，具有比容量大，能量密度高等特點。但在實際應(yīng)用中V2O5正極材料也存在著容量衰減較快，循

2、環(huán)可逆性差等缺點。因此，開展一維釩氧化物納米電極材料的改性研究是新能源技術(shù)和納米技術(shù)的交叉與前沿。
　　 本文以V2O5納米線為基體，通過原位氧化聚合和氧化還原交換構(gòu)筑了MnO2負(fù)載V2O5/聚合物同軸納米線(V2O5/聚合物&MnO2)，選取聚3，4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)作為研究對象。對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌進(jìn)行了表征，并對其電化學(xué)性能進(jìn)行了測試分析，探究了異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑對V2O5納米線電極材料的電化學(xué)性能

3、的影響。主要的研究結(jié)果歸納如下:
　　 通過水熱法結(jié)合固相燒結(jié)法制備出尺寸均一的V2O5納米線，通過化學(xué)原位聚合法制備出V2O5/聚合物同軸納米線，利用還原性導(dǎo)電聚合物(PEDOT、PANI)可以與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)的特點，在同軸納米線表面負(fù)載MnO2納米顆粒。采用傅里葉變換紅外光譜、X射線衍射、掃描電鏡等方法表征所制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)納米線的結(jié)構(gòu)特征，以制備的V2O5/聚合物&MnO2復(fù)雜結(jié)構(gòu)納米線作為正極活性材料組裝鋰電池，采

4、用恒流充放電、循環(huán)伏安等方法研究所制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)納米線的充放電容量、電化學(xué)循環(huán)可逆性、鋰離子擴散等電化學(xué)性能。測試結(jié)果表明與純相的V2O5相比，異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米線的構(gòu)筑可以改善V2O5的電池性能。經(jīng)導(dǎo)電聚合物包覆和MnO2負(fù)載之后，活性材料的電導(dǎo)率增加，比表面積增大，循環(huán)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有明顯改善。V2O5/PEDOT&Mn02納米線在50mA/g電流密度下首次放電比容量為179.2mAh/g，40次循環(huán)之后仍保持166.1mAh/g的放電