釩酸銅材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、眾多清潔能源的推廣應(yīng)用對(duì)新一代儲(chǔ)能系統(tǒng)提出更高的要求。鋰離子電池憑借其眾多優(yōu)勢(shì)，成為大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的首選設(shè)備之一。目前制約鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵因素就是其電極材料容量較低，無法滿足現(xiàn)實(shí)需求。具有層狀結(jié)構(gòu)和多步還原特性的釩酸銅材料，在諸多領(lǐng)域均顯示出優(yōu)異的性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。但目前對(duì)其電化學(xué)性能的研究還處于初步階段。本文通過不同方法，通過調(diào)控工藝參數(shù)制備出不同物相及形貌的釩酸銅材料，采用 X射線衍射、掃描電鏡等表征方法以及恒流充放電設(shè)備

2、、循環(huán)伏安曲線和阻抗測(cè)試等研究了制備工藝對(duì)材料組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用固相法制備出不同物相的釩酸銅材料，探究不同煅燒溫度，保溫時(shí)間及原料配比對(duì)產(chǎn)物的物相、形貌及電化學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)提高煅燒溫度，產(chǎn)物的結(jié)晶性和粒徑尺寸逐漸增加，產(chǎn)物物相從α相變?yōu)棣孪唷．a(chǎn)物形貌也發(fā)生了從不規(guī)則顆粒狀逐漸生長(zhǎng)為珊瑚狀，再到不規(guī)則塊狀的變化。當(dāng)銅釩物質(zhì)的量之比為1：1，600℃保溫2h，可制備出珊瑚狀α-Cu2V2

3、O7材料。在50 mA·g-1條件下，其可逆容量為370 mAh·g-1。以氧化亞銅代替氧化銅作為銅源，可大幅度縮短反應(yīng)所需的時(shí)間，降低反應(yīng)溫度。⑵以氧化亞銅為銅源及模板，采用水浴法制備出三維花狀Cu3V2O7(OH)2·2H2O材料。通過調(diào)節(jié)溫度及 pH，可實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物形貌和物相的控制。發(fā)現(xiàn)相對(duì)于純相 Cu3V2O7(OH)2·2H2O， Cu3V2O7(OH)2·2H2O/Cu2O復(fù)合材料具有更優(yōu)異的電化學(xué)性能。其中， pH為7.41

4、，在70℃水浴反應(yīng)5 h制得的花狀樣品，在100mA·g-1電流密度下，其首次放電比容量為941.3 mAh·g-1，100圈循環(huán)后容量為414.7 mAh g-1。⑶采用水熱法結(jié)合后續(xù)熱處理，在較低的溫度下合成出具有介孔結(jié)構(gòu)的球狀 Cu2V2O7/rGO復(fù)合材料。研究了反應(yīng)溫度、時(shí)間以及還原氧化石墨烯的加入量對(duì)產(chǎn)物物相及性能的影響。60℃下反應(yīng)20 h，復(fù)合0.6％還原氧化石墨烯，經(jīng)熱處理所得材料具有較好的電化學(xué)性能，在100mA?g