三種釩酸鉀納米線的設(shè)計(jì)合成與電化學(xué)性能.pdf

1、釩氧化物納米材料，作為典型的層狀金屬氧化物，因其具有多種氧化態(tài)和配位多面體，能夠嵌入金屬離子的開放結(jié)構(gòu)而得到了廣泛的研究，并被視為非常具有潛力的鋰離子電極材料。鉀釩氧在保持釩氧化物層狀結(jié)構(gòu)的同時(shí)，其層間的鉀離子撐大了釩氧結(jié)構(gòu)基團(tuán)的層間距，并通過離子鍵與上下層的相互作用，使其在充放電循環(huán)過程中能夠保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。同時(shí)由于一維納米材料具有大的長徑比、高的比表面積、徑向的電子限域效應(yīng)和軸向的電子傳輸特性，作為電極材料時(shí)可增大與電解液的接觸面積

2、、縮短鋰離子的脫嵌距離，能夠有效提高電極材料的電活性。因此，設(shè)計(jì)合成一維鉀釩氧納米材料對于改善釩基電極材料電化學(xué)性能具有重要意義，同時(shí)也將為納米新能源技術(shù)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
　　 本文結(jié)合水熱和固相燒結(jié)的方法，通過控制反應(yīng)物中鉀與釩的摩爾比例，分別設(shè)計(jì)合成了KV3O8、K2V8O21、KV6O15一維納米材料，采用XRD、SEM、TEM等現(xiàn)代手段研究了鉀離子嵌入量的不同對其結(jié)構(gòu)和形貌的影響，并測試了三種釩酸鉀納米線的循環(huán)

3、伏安、充放電性能，及三者分別在電流密度100、500、1000mA/g時(shí)的循環(huán)性能。
　　 在電流密度為100mA/g時(shí)，KV3O8、K2V8O21、KV6O15納米線的初始容量分別為208、215、180mAh/g，經(jīng)過100次循環(huán)后容量保持率分別為59.13％，70.70％，86.11％;在電流密度為500mA/g時(shí)，KV3O8、K2V8O21、KV6O15納米線經(jīng)過400次循環(huán)后，容量保持率分別為51.53％，80.00％

4、，122.55％;在電流密度為1000mA/g時(shí)，KV3O8、K2V8O21、KV6O15納米線經(jīng)過1000次循環(huán)后，容量保持率分別為42.09％，56.06％，91.62％。
　　 通過對比發(fā)現(xiàn)，在三種電流密度下，KV6O15都表現(xiàn)出最為優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能，K2V8O21次之，KV3O8相對較差。KV6O15納米線，在500mA/g電流密度下，經(jīng)過400次循環(huán)后的容量為125mA/g，反而比初始容量還高;在1000mA/g電流