22776.摻鈷、錳v2o5薄膜電極的研究

1、摻鈷、錳V2O5薄膜電極的研究重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：譙亞娟指導教師：余丹梅副教授專業(yè)：化學學位類型：理學重慶大學化學化工學院二O一四年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要因具有放電電壓高、比容量高、資源豐富、價格低廉等優(yōu)點，V2O5已經成為一種非常有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料。但結構穩(wěn)定性差和電導率低制約了其在鋰離子電池領域的發(fā)展。本文采用溶膠凝膠法制備摻鈷、錳V2O5薄膜電極，利用X射線衍射法（XRD）、掃描電

2、子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、熱重差熱法（TGDTA）和電化學測試等技術，對摻鈷、錳V2O5薄膜進行了系統(tǒng)研究。首先，XRD、SEM、TEM和TGDTA結果表明：摻入Co、Mn之后，V2O5晶體結構并沒有發(fā)生改變，但構成V2O5薄膜的類似圓形納米片轉變?yōu)殚L方形，且每一納米片又由直徑為~30nm的納米棒組成。摻鈷V2O5薄膜由長~500nm、寬~170nm、厚~85nm的納米片構成；摻錳V2O5薄膜由長~650nm、寬~1

3、20nm、厚~60nm的納米片構成。摻雜V2O5薄膜的這種形貌有利于減小Li嵌脫時的應力，抑制結構變化，有利于提高放電比容量和減小容量衰減。另外，摻雜Co、Mn原子取代V原子，使晶體在a軸和c軸方向的層間距增加，有利于充放電性能的提高。同時，摻雜導致氧缺陷的產生，從而提高材料的比容量。其次，溶膠濃度和熱處理時間影響著摻鈷V2O5薄膜的電化學性能。研究發(fā)現：溶膠的最佳濃度是0.008molL。在400mAg的電流密度下，用0.008mol

4、L溶膠制備的摻鈷V2O5薄膜，放電比容量可達663mAhg，每周期衰減率僅1.09%；最佳熱處理時間為2h，在800mAg的電流密度下，摻鈷V2O5薄膜的放電比容量為662mAhg，每周期衰減率1.15%。再者，研究證明：摻雜適量的鈷、錳能有效的改善V2O5的電化學性能；鈷、錳最佳摻雜量均為2.0%，放電比容量分別達758mAhg和706mAhg，每周期衰減率分別為1.26%和1.93%。模擬電池測試結果表明：摻鈷V2O5薄膜在電流密度

5、為687mAg時充放電比容量各自高達698mAhg、710mAhg，80次循環(huán)后每周期平均衰減率僅0.62%。當電流密度增大20倍時，摻鈷V2O5薄膜的放電容量僅減小59%；當電流密度增大12.5倍時，摻錳V2O5薄膜的放電容量僅減小43%。總之，摻雜Co、Mn雖然不會改變V2O5的晶體結構，但影響著構成薄膜的納米片形貌，這些特殊的形貌不僅大大地提高了V2O5薄膜電極的放電比容量，而且還有效地抑制了容量的衰減。因此，摻雜V2O5薄膜是一