V2O5納米線和LiV3O8的合成與電容性能研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，人們對于能源存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)化方式的要求越來越高，超級電容器因其中和了電池和傳統(tǒng)電容器的特點(diǎn)，具有高的能量密度和功率密度而被廣泛關(guān)注。作為影響超級電容器電化學(xué)性能的兩大主要因素，電極材料的制備和電解液的選擇尤為重要。本文合成了納米線狀V2O5和LiV3O8，通過X射線衍射、紅外光譜、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、氮吸附等方法探討了實(shí)驗(yàn)條件對產(chǎn)物的影響，并利用循環(huán)伏安和恒電流充放電法研究了這兩種材料作為超級電容器電極材料的電化學(xué)

2、性能，同時(shí)研究了電解液對材料性能的影響，主要結(jié)果如下:
　　以V2O5、H2O2為原料利用簡單綠色的水熱方法合成了納米線狀V2O5。X射線衍射和掃描電子顯微鏡結(jié)果表明隨著水熱反應(yīng)時(shí)間的增加，產(chǎn)物由團(tuán)聚的片狀結(jié)構(gòu)變?yōu)榧{米線狀，反應(yīng)96 h時(shí)可以得到柔韌性很好的均一的V2O5納米線，其寬度約為50 nm，長度為幾十甚至上百微米，比表面積為25.6 m2·g-1。循環(huán)伏安和恒電流充放電測試結(jié)果表明該材料具有高的初始比電容（351 F·g

3、-1，測試電流密度為2 A·g-1）、高的倍率性能（電流密度為10 A·g-1時(shí)比電容為272 F·g-1），低的循環(huán)穩(wěn)定性（50次循環(huán)后僅有15％比電容保存）。不過V2O5煅燒后可以獲得較好的循環(huán)性能，50次循環(huán)后可以保留55.6％初始比電容。
　　以V2O5、H2O2、 LiOH·H2O為原料利用水熱后煅燒的方法合成了LiV3O8，并利用X射線衍射和紅外光譜法得到合成純相LiV3O8的原料配比(Li∶V=1.1∶3～1.5∶3

4、)及水熱反應(yīng)時(shí)間、煅燒時(shí)間、煅燒溫度等實(shí)驗(yàn)條件的組合。掃描電鏡及電化學(xué)測試結(jié)果表明煅燒溫度較低時(shí)，產(chǎn)物是由小的層狀結(jié)構(gòu)堆積得到的片狀或者大塊狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)松散、結(jié)晶度差、初始比容量高、循環(huán)穩(wěn)定性較差;而當(dāng)溫度較高時(shí)，產(chǎn)物是由LiV3O8層疊加得到的棒狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、結(jié)晶度高、初始比容量較低、循環(huán)穩(wěn)定性較好。
　　選擇了中性溶液作為這兩種電極材料的電解液，并研究了電解液種類、濃度對電化學(xué)性能的影響。測試結(jié)果表明:在以泡沫鎳作為集流體