VO2-rGO納米片的制備及其鋰電性能研究.pdf

1、能源危機迫使人們開發(fā)利用新型能源，風(fēng)能、太陽能、核能等新型能源由于其自身特點大多需要轉(zhuǎn)換成二次能源，電能因其使用方便、清潔無污染等優(yōu)點成為首選的轉(zhuǎn)換方式。但是電力的穩(wěn)定供應(yīng)成為電力應(yīng)用的一個重大問題，簡單有效的解決方法是采用電力存儲裝置。鋰離子電池因其較高的能量密度在儲能領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，然而常見的電極材料由于其導(dǎo)電性和穩(wěn)定性較差，限制了其發(fā)展。針對這個問題本文設(shè)計制備了二氧化釩-石墨烯納米片，其納米結(jié)構(gòu)能有效的縮短鋰離子傳輸距離，

2、石墨烯的包覆能顯著提高材料的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而提高其鋰離子電池的循環(huán)壽命和比容量。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴制備納米片狀的釩酸銨。分為兩個步驟：熔融狀態(tài)下尿素能還原五氧化二釩，通過控制反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度可以調(diào)控產(chǎn)物中不同價態(tài)的釩的比值，進(jìn)而合成塊狀的(NH4)2V3O8；塊狀的(NH4)2V3O8與碳酸鋰水熱反應(yīng)制備納米片狀的(NH4)2V4O9。研究發(fā)現(xiàn)水熱過程中，鋰離子能插入到(NH4)2V3 O8的片層結(jié)構(gòu)中，促使其

3、剝離，剝離后的(NH4)2V3O8在堿性條件下溶出五價的釩，余下的四價釩重組形成了納米片狀的(NH4)2V4O9。⑵制備二氧化釩納米片，并調(diào)控其晶型結(jié)構(gòu)。氮氣氣氛下煅燒(NH4)2V4O9納米片可制備納米片狀的二氧化釩。研究發(fā)現(xiàn)隨著煅燒溫度的增加，產(chǎn)物會逐漸由B相二氧化釩轉(zhuǎn)化成M相二氧化釩。B相二氧化釩因其片層結(jié)構(gòu)在鋰離子電池領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，通過改變(NH4)2V4O9的煅燒溫度，調(diào)節(jié)氮氣流量可制得B相二氧化釩。⑶制備二氧化釩-石墨烯納米

4、片。二氧化釩表面包覆石墨烯后能顯著提高其導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)乙醇水溶液能較好的分散(NH4)2V4O9納米片和氧化石墨烯，加入強陽離子電解質(zhì)后，(NH4)2V4O9納米片與氧化石墨烯因靜電作用發(fā)生共沉降，氧化石墨烯能均勻包覆在二氧化釩納米片的表面，離心過濾后用水合肼還原氧化石墨烯可制得(NH4)2V4O9-RGO復(fù)合材料，高溫煅燒可制得VO2-RGO復(fù)合材料。⑷鋰電性能測試。分別以二氧化釩、二氧化釩-石墨烯納米片為正極材料，鋰片