聚合物對(duì)鎢摻雜釩氧化物納米材料結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能影響的研究.pdf

1、層狀結(jié)構(gòu)的釩基氧化物低維納米材料以及聚合物對(duì)釩基氧化物插層的納米復(fù)合材料是目前研究得非常廣泛的一類正極材料。作為鋰電池電極材料，納米材料由于具有顯著的納米尺寸效應(yīng)，而納米復(fù)合材料插層聚合物與釩基氧化物在分子水平上相互作用并產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而使它們綜合性能得到提高。本文以鎢摻雜的V3O7·nH2O納米帶和PANI、PEO分別或共同插層釩鎢氧化物的納米復(fù)合材料作為研究對(duì)象，利用XRD、TG、IR、SEM、TEM、電池測(cè)試系統(tǒng)和循環(huán)伏安法等現(xiàn)

2、代測(cè)試方法，對(duì)上述納米材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征與分析。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： ㈠采用模板水熱法成功合成了長(zhǎng)為幾個(gè)到十幾微米、寬和厚分別為200～230nm和70～90 nm并且橫截面為矩形的鎢摻雜V3O7·nH2O納米帶，其生長(zhǎng)方向?yàn)閇210]。納米帶形貌良好，且轉(zhuǎn)化率高達(dá)100％。討論了模板劑和還原劑等條件對(duì)納米帶物相結(jié)構(gòu)和形貌的影響。研究證實(shí)了鎢元素的成功摻雜，且該納米帶仍然為單相，物相可以用分子式W0.3V2.7O7

3、-σ·0.55H2O來表示。當(dāng)采用鎢摻雜V3O7·nH2O納米帶為電極時(shí)，首次放電比容量高達(dá)301 mAh/g，明顯高于純的V3O7·nH2O納米帶電極，且循環(huán)5次后在接下來的30次循環(huán)過程中的容量保持率高達(dá)91.2％。另外，該納米材料在鋰離子的嵌入/脫出過程具有良好的可逆性能。通過分析鎢摻雜前后所引起的釩基氧化物納米帶的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能之間的變化關(guān)系，進(jìn)一步闡述了鎢摻雜的作用機(jī)理。 ㈡采用單體預(yù)插層法和溶液插層法分別制備PAN

4、I、PEO分別或共同插層釩鎢氧化物主體材料的三種納米復(fù)合材料。通過對(duì)這些納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試，探討了PANI和PEO這兩種聚合物分別和共同插層時(shí)對(duì)釩鎢氧化物的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響的不同之處。研究發(fā)現(xiàn)，PEO插層對(duì)主體材料層間距的影響非常顯著，而PANI插層則能夠明顯影響材料的價(jià)鍵和形貌結(jié)構(gòu)并取代層間水的位置。PANI和PEO共同插層的納米復(fù)合材料和PANI、PEO分別插層釩鎢氧化物的兩種納米復(fù)合材料的首次放電比容量依次為2