鋰釩氧化物納米線的設(shè)計(jì)合成與脫嵌鋰性能研究.pdf

1、作為典型的層狀金屬氧化物,釩氧化物納米材料體系因其多種氧化態(tài)和配位多面體的存在使其擁有能嵌入金屬離子的開(kāi)放結(jié)構(gòu)而備受重視,并被視為有潛力的鋰離子電池材料而得到了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。鋰釩氧在保持釩氧化物層狀結(jié)構(gòu)的同時(shí),其層間的鋰離子通過(guò)離子鍵與上下V3O8層相互作用使其在循環(huán)過(guò)程中保持了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。而一維納米材料具有大的長(zhǎng)徑比、高的比表面積以及徑向的電子限域效應(yīng)和軸向的電子傳輸特性,作為電極材料時(shí)與電解液接觸而積大、鋰離子脫嵌距離短,能有效提高電

2、極材料的電活性。因此,開(kāi)展一維鋰釩氧納米電極材料的研究是新能源技術(shù)和納米技術(shù)的交叉與前沿。
　　 本文采用H2V3O8為前軀體納米線,通過(guò)拓?fù)淝度胫苽淞薒iV3O8一維納米材料。研究了燒結(jié)溫度對(duì)樣品結(jié)構(gòu)和形貌的影響,并對(duì)其電化學(xué)性能(鋰離子電池、水溶液鋰離子電池)進(jìn)行了測(cè)試,通過(guò)性能對(duì)比探索材料結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能之間的內(nèi)在規(guī)律。主要研究成果如下:
　　 通過(guò)水熱法制備了H2V3O8超長(zhǎng)簇狀納米線材料,利用H2V3O8與Li

3、V3O8結(jié)構(gòu)相似的特點(diǎn),以LiOH·H2O為鋰源、H2V3O8納米線為前軀體納米線進(jìn)行拓?fù)淝度氲玫絃iV3O8超長(zhǎng)納米線。以制備的LiV3O8超長(zhǎng)納米線作為正極活性材料組裝鋰離子電池。采用恒流充放電、循環(huán)伏安等方法研究了所制備LiV3O8超長(zhǎng)納米線的充放電容量、電化學(xué)循環(huán)可逆性、鋰離子擴(kuò)散等電化學(xué)性能。將通過(guò)在不同溫度下進(jìn)行拓?fù)淝度胨玫降腖iV3O8超長(zhǎng)納米線進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)450℃下的煅燒產(chǎn)物表現(xiàn)出最優(yōu)異的電化學(xué)性能。在2000mA/g

4、的電流密度下,450℃樣品在循環(huán)600次后放電容量仍然達(dá)到120.1 mAh/g,每次容量衰減率僅為0.022％。該結(jié)果表明通過(guò)拓?fù)淝度胨苽涞臉悠肪哂袃?yōu)異的大倍率充放電性能。
　　 水溶液鋰離子電池因其成本較低、安全性能好、功率密度高等優(yōu)勢(shì)而引起人們廣泛關(guān)注。釩氧化物是最早被應(yīng)用于水溶液鋰離子電池的負(fù)極材料。將所制備的LiV3O8超長(zhǎng)納米線作為活性材料,以三電極法測(cè)試材料在不同水溶液電解液中的充放電比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性