三種釩酸鉀納米線的設(shè)計合成與電化學性能.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，其層間的鉀離子撐大了釩氧結(jié)構(gòu)基團的層間距，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和軸向的電子傳輸特性，作為電極材料時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)計合成一維鉀釩氧納米材料對于改善釩基電極材料電化學性能具有重要意義，同時也將為納米新能源技術(shù)的發(fā)展奠定堅實的理論基礎(chǔ)。
　　 本文結(jié)合水熱和固相燒結(jié)的方法，通過控制反應物中鉀與釩的摩爾比例，分別設(shè)計合成了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時的循環(huán)性能。
　　 在電流密度為100mA/g時，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，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，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