钒酸盐化合物的水热合成及电化学性质研究
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钒酸盐化合物的水热合成及电化学性质研究锂离子电池由于具有高能量密度,高工作电压,长循环寿命,无环境污染等优点而被广泛的应用和研究。
论文较为详细地阐述了锂一次电池和锂离子电池正极材料的研究现状,并着重阐述了钒酸盐化合物作为一类新型锂离子电池正极材料的优点、研究现况及应用前景。
在此基础上,作者采用水热合成法制备了几种典型钒酸盐化合物,对其制备工艺、结构特征及电化学性质进行较为系统的研究。
采用水热合成法成功制备了沿[010]方向择优生长的α′-NaV<sub>2</sub>O<sub>5</sub>单晶纳米棒。
通过对纳米棒结构形成机理的分析,发现高电负性F-离子的参与对α′
-NaV<sub>2</sub>O<sub>5</sub>纳米棒的形成起到决定性作用。
通过电化学测试发现α′-NaV<sub>2</sub>O<sub>5</sub>具有稳定的电化学性能及优良的结构稳定性。
采用水热合成法制备了沿[010]方向择优生长的α
-CuV<sub>2</sub>O<sub>6</sub>纳米线。
通过CV、PITT和EIS技术研究了材料的电化学反应机理及电极过程动力学性质。
解释了α-CuV<sub>2</sub>O<sub>6</sub>容量衰减的主要原因可归结为Cu<sup>2+</sup>/Cu<sup>+</sup>和V<sup>4+</sup>/V<sup>3+</sup>氧化/还原反应的缺失、表面钝化膜的形成以及较低的离子扩散系数。
采用水热合成法制备了层状Li<sub>0.86</sub>V<sub>0.8</sub>O<sub>2</sub>材料。
通过XRD、FTIR及磁化率测试,证实了在材料结构中存在Li/V离子的结构混排现象。
电化学研究表明材料容量的衰减主要可归结为在Li<sup>+</sup>离子插入/脱出过程中持续性的Li/V离子混排以及不可逆结构相变的产生。
循环性能差一直是制约钒酸盐正极材料实际应用的主要瓶颈。
通过本论文研究发现了导致该问题产生的一些主要因素,为钒酸盐正极材料的进一步改性及应用研究提供了理论支持。