釩酸鈉納米線作為水系鋰離子電池負極材料的研究.pdf

1、當(dāng)今有機鋰離子電池已經(jīng)普遍應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備。但是，諸如安全問題，成本高和苛刻的組裝條件等一些缺點制約了有機液電池的發(fā)展。1994年，Dahn課題組首次提出以水溶液取代有機電解液作為鋰離子電池的電解液。相比有機液電池，水溶液電池具有安全、環(huán)保和價格低廉等優(yōu)點，同時也避免了苛刻的組裝條件。
　　水溶液鋰離子電池（ARLB）的發(fā)展主要受到負極材料的限制。本文將Na2V6O16納米線作為ARLB的負極材料并分別測試其在飽和Li2SO4

2、溶液中的電化學(xué)性能（從pH=7至12）。通過CV曲線得知電極材料在-0.4和-0.7 V(V vs SCE)存在一對氧化還原峰，與材料在有機液中的的嵌鋰/脫鋰行為一致。同時研究電解液的pH值對Na2V6O16電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，電極材料的穩(wěn)定性隨著pH的增加而減小，Na2V6O16在中性溶液中更加穩(wěn)定。
　　分別以LiMn2O4、LiFePO4和LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2作為正極材料，Na2V6O16作為負極材

3、料，飽和Li2SO4溶液作為電解液分別組裝成扣式電池。經(jīng)過充放電測試發(fā)現(xiàn)LiMn2O4//Na2V6O16電池的首次放電容量和循環(huán)性能非常優(yōu)異。當(dāng)電流密度為60 mAg-1時，LiMn2O4//Na2V6O16電池的首次放電容量可達122.7 mAhg-1。當(dāng)電流密度為60mAg-1時，100次和200次循環(huán)后的容量保持率可達80.1％和77％。對比Na2V6O16//LiMn2O4電池分別在第3次和第100次循環(huán)后的交流阻抗圖譜，結(jié)果

4、表明不同循環(huán)次數(shù)后電池的阻抗變化非常小，與材料優(yōu)秀的循環(huán)性能相吻合。
　　通過不同充放電狀態(tài)下Na2V6O16電極材料的XRD測試證明電極材料在鋰離子的脫嵌過程中結(jié)構(gòu)能保持相對穩(wěn)定，材料在鋰離子插入與脫出后仍能保持較好的結(jié)構(gòu)可逆性。研究了該體系電池的循環(huán)性能衰減的原因。XRD和ICP的檢測結(jié)果表明負極對電池容量衰減的影響大于正極。但是，Na2V6O16的晶體結(jié)構(gòu)相對于其它釩系氧化物來說，在循環(huán)過程中是比較穩(wěn)定，這也是電池循環(huán)性能優(yōu)