1336.摻鉀、鈉v2o5nh2o薄膜電極的制備及性能研究

1、摻鉀、鈉V2O5nH2O薄膜電極的制備及性能研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：萬慧指導(dǎo)教師：余丹梅教授專業(yè)：化學(xué)學(xué)科門類：理學(xué)重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二O一七年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要五氧化二釩（V2O5）因具有較高的電壓和比容量、資源豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為鋰離子電池電極材料的研究熱點(diǎn)，但是偏低的導(dǎo)電率和較小的Li擴(kuò)散系數(shù)抑制了V2O5的發(fā)展。目前的研究發(fā)現(xiàn)，摻雜改性能夠有效地改善V2O5的性能。本文采用溶膠凝

2、膠法制備摻鈉、摻鉀V2O5nH2O薄膜電極，用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、電化學(xué)測(cè)試技術(shù)對(duì)摻鈉、摻鉀的V2O5nH2O薄膜電極進(jìn)行了研究。SEM、XRD分析表明：摻鉀或鈉不會(huì)改變V2O5nH2O薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，但是其非晶比例有所增加。從形貌上看，摻鉀、摻鈉能使V2O5nH2O薄膜孔隙結(jié)構(gòu)增多，孔徑增大。摻鉀V2O5nH2O薄膜是孔徑為80200nm的多孔蓬松結(jié)構(gòu)，而摻鈉V2O5nH2O薄膜是孔徑為300800nm的“

3、漁網(wǎng)”狀結(jié)構(gòu)。摻鉀、摻鈉都能增大V2O5nH2O薄膜的比表面積，增多Li的脫嵌通道，有利于提高V2O5nH2O薄膜的嵌鋰比容量。摻適量鉀能使V2O5nH2O薄膜電極的放電比容量增大，可逆性和循環(huán)性增強(qiáng)。隨著摻鉀量的增加，V2O5nH2O薄膜電極的放電比容量呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，最佳摻鉀量為1.25%。隨著電流密度的增加，所有V2O5nH2O薄膜電極放電比容量都將減少。但當(dāng)電流密度由150mAg增至2500mAg（約17倍）時(shí)，未摻V2O5

4、nH2O薄膜的放電比容量減少了40%，摻鉀的只減少30%；故摻鉀能改善V2O5nH2O薄膜電極的倍率性能。在1000mAhg的電流密度下，兩種V2O5nH2O薄膜電極首次放電比容量分別為170、223mAhg，經(jīng)過600次循環(huán)，每周期平均衰減率分別為0.11%、0.073%。而在2000mAg下，兩者的首次放電比容量分別為163、187mAhg，經(jīng)過600次循環(huán)，每周期平均衰減率分別為0.1%、0.032%。摻適量鈉也能使V2O5nH2

5、O薄膜的放電比容量增大，可逆性和循環(huán)性增強(qiáng)。隨著摻鈉量的增加，V2O5nH2O薄膜的放電比容量呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，最佳摻鈉量為3%。當(dāng)電流密度由500mAg增至2500mAg（約5倍），未摻V2O5nH2O薄膜的放電比容量減少了約25%，摻鈉的只減少20%。而在1000mAhg、2000mAhg時(shí)，其首次放電比容量高達(dá)245mAhg、225mAhg，經(jīng)過600次循環(huán)，每周期平均衰減率分別為0.082%、0.07%。總之，摻入適量鉀或鈉能