多孔五氧化二钒电极材料的合成、表征及性能研究

论文摘要

本论文以商业化微米尺寸的五氧化二钒为前驱物,介孔碳为模板,根据毛细作用,合成了表面碳包覆的V2O5纳米晶。小尺寸的纳米晶颗粒加上表面薄薄的碳层使五氧化二钒纳米晶的电化学性能得到明显的提高。将其作为锂离子电池正极材料进行测试,结果表明材料具有很好的循环稳定性和倍率性能。在电流密度为2 A/g时,五氧化二钒纳米晶在循环50圈后容量保持为280 mAh/g,为初始容量的94%。这种优异的电化学性能使五氧化二钒纳米晶作为锂离子电池的正极材料非常有前途。而且,材料的合成方法相对简单,对实验条件要求不高,所以有望应用到工业化生产上。在此基础上,通过改变介孔碳模板和煅烧反应的时间合成出了一系列有序的介孔五氧化二钒。长度为500-600 nm,直径大概是150 nm,大小均一的类似SBA-15形貌的介孔五氧化二钒粒子通过毛细作用的方法可以大规模的合成,并且合成出来的介孔五氧化二钒粒子具有规则的孔道,高结晶性,大的比表面积。介孔五氧化二钒展示出了很好的超级电容器性能,在0.2 A/g时容量是159 F/g,0.5 A/g是150.9 F/g,表明介孔五氧化二钒因为具有很大的比表面积和独特的内部分等级结构可以应用在电化学能量存储设备超级电容器中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 锂离子电池的工作原理
• 1.3 锂离子电池的结构
• 1.4 锂离子电池正极材料
• 1.5 介孔金属氧化物的超级电容器的应用
• 2O₅ 电极材料'>1.6 V₂O₅电极材料
• 2O₅ 合成方法'>1.7 V₂O₅合成方法
• 1.7.1 溶胶凝胶法
• 1.7.2 水热法
• 1.7.3 模板法
• 1.8 本论文的选题思路和研究内容
• 1.9 本论文的主要工作如下
• 第二章 实验
• 2.1 实验仪器和试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 样品的表征
• 2.2.1 X 射线粉末衍射分析（XRD）
• 2.2.2 扫描电子显微镜分析（SEM）
• 2.2.3 透射电子显微镜分析（TEM）
• 2.2.4 氮气吸附脱附等温曲线（BET）测试
• 2.3 样品的电化学性能分析
• 2.3.1 纽扣型锂电池的组装
• 2.3.2 电化学性能测试
• 第三章 锂离子电池正极材料五氧化二钒纳米晶的合成和表征及电化学性能
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 介孔碳的合成
• 3.2.2 合成五氧化二钒纳米晶
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 多晶五氧化二钒的表征
• 3.3.2 形貌分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 介孔五氧化二钒的制备，表征及其电化学性能
• 4.1 前言
• 2O₅ 复合物的合成'>4.2 介孔碳/V₂O₅复合物的合成
• 4.2.1 介孔碳CMK-3 的合成
• 2O₅ 复合物的合成'>4.2.2 介孔碳/V₂O₅复合物的合成
• 2O₅ 复合物的表征'>4.2.3 介孔碳/V₂O₅复合物的表征
• 4.3 有序介孔五氧化二钒合成
• 4.4 有序介孔五氧化二钒的表征
• 4.5 材料的电化学性能分析
• 4.5.1 电极材料的制备
• 4.5.2 循环伏安测试（CV）
• 4.5.3 充放电测试
• 4.6 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表的论文和专利
• 致谢