釩硅復合材料作為水系鋰離子電池負極材料的應用.pdf

1、鋰離子電池已廣泛應用于便攜式電子產品，在電動汽車與規(guī)模儲能領域也具有廣闊的應用前景。然而商業(yè)的鋰離子電池均采用易燃有機電解液，不但有組裝條件嚴苛、成本高等缺點，還存在較大的安全隱患，嚴重制約了鋰離子電池的應用和推廣。水系鋰離子電池克服了傳統(tǒng)使用有機體系電解液有毒、易燃，成本高和離子電導率低等缺點，成為繼風能、太陽能等可再生能源后最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉粗?。目前碳材料和非碳材料是用于水系鋰離子電池的負極的主要材料。石墨負極材料由于其來源廣泛、

2、價格實惠，性能穩(wěn)定一直以來都占據主導地位，但是石墨負極材料也有大倍率放電性能差的缺陷，因此需要開發(fā)更高循環(huán)倍率的負極材料來代替石墨。
　　本文對在水系鋰離子電池的電極材料 V2O5進行了研究。工作主要包括將V2O5與 SiO2熱處理摻雜及釩氧化物與 H2C2O4互溶后再與碳復合等方法提高了其在作為水系鋰離子負極材料時的充放電容量和穩(wěn)定性。并通過XRD(X-射線衍射)、SEM(掃描電鏡)、BET（比表面）等手段對材料的物相結構、表面

3、形貌、進行了物理表征，采用恒流充放電和CV（循環(huán)伏安法）技術在Li2SO4的水溶液中對充放電容量，穩(wěn)定性和氧還原反應進行了分析。主要做了以下幾部分工作：
　　1、五氧化二釩和硅酸通過熱處理制備得到了V2O5-SiO2，并通過XRD，SEM， TEM和N2吸脫附對其的結構和形態(tài)進行表征。通過測試CV和恒流充放電表明，這種材料在以水為電解質的鋰離子電池中其鋰離子的脫嵌是可逆的。并且放電容量可以達到199 mAh g-1，比其他在水電解

4、質中的+5價釩的氧化物的放電容量大的多（小于110 mAh g-1)。此外，在經過100個循環(huán)的充放電后V2O5-SiO2的容量仍能保持12％，所以該材料比其他釩的氧化物有更好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　2、將SiO2包覆的V-C圓球粒子分別在空氣和N2條件下煅燒，通過XRD， SEM，和BET等對其結構和形態(tài)進行了表征。通過CV和恒流充放電表明，通過該種方法制備得到的粒子充放電循環(huán)100圈后其效率幾乎能保持到98%，同時放電容量也達到1