摘 要

钒氧化合物作为一种新型的电极材料被大规模研究，而其中V₂O₅的层状结构十分的特殊，层间可以容纳许多个锂离子的脱嵌，因此理论容量十分的高，可达437mAh/g，远远大于磷酸铁锂和钴酸锂（两者在商业上广泛使用），它由于具有高能量密度，那么五氧化二钒在成为锂离子电池正极材料会拥有很不错的应用前景。但锂离子在脱嵌过程中V₂O₅的晶格结构会破坏，使得其容量衰减比较快，所以限制了它的应用。那么要解决这个问题，就是将V₂O₅做成纳米材料，表面复合无定形C，增加导电性，减少锂离子的脱嵌距离，提高与电解液的接触面积，是一种最有效的办法。采用高温水热液相合成的技术，生长制备超长的V₂O₅纳米线，然后采用化学气相沉积技术，构建超长的V₂O₅/C复合纳米线。然后研究其电化学性质，并且给出相关的物理机制。

关键词：V₂O₅；超长纳米线；锂离子电池。

ABSTRACT

Vanadium oxygen compound as a new type of electrode material has been studied on a large scale, and the layered structure of V2O5 is very special, the interlayer can accommodate many lithium-ion stripping, so the theoretical capacity is very high, up to 437mAh/g, far greater than lithium iron phosphate and lithium cobalt acid (both commercially widely used), Because of its high energy density, vanadium pentoxide will have a good application prospect in becoming a cathode material for lithium-ion batteries. However, the V2O5 lattice structure of lithium ions in the process of stripping will destroy, so that its capacity attenuation is relatively fast, so it limits its application. Then to solve this problem, is to make V2O5 into nanomaterials, surface composite amorphous C, increase electrical conductivity, reduce the stripping distance of lithium ions, improve the contact area with the electrolyte, is one of the most effective methods. The super-long V2O5 nanowires were prepared by using the technology of high temperature hydrothermal phase synthesis, and then the super-long V2O5/C composite nanowires were constructed by chemical vapor deposition technology. Then the electrochemical properties are studied and the related physical mechanisms are given.

Key words: V2O5, nanomaterials, electrochemical properties, lithium-ion batteries.

目录

摘 要 2

ABSTRACT 3

第一章 引言 5

1.1超长V₂O₅/C复合纳米线正极材料的电化学性质研究进展与现状 5

1.2 V₂O₅纳米复合材料的实验原理 6

1.3 V₂O₅纳米复合材料的高性能研究 7

1.4超长V₂O₅复合纳米线不同复合情况下的电化学特性，并给出相关的物理机制。 10

1.4.1V₂O₅纳米线的制备 10

1.4.2电化学性能的测试 11

第二章 水热法制备复合V2O5/C纳米线及实验研究 12

2.1本实验主要用到的实验设备 12

2.2本实验主要采用化学液相合成方式 13

2.3实验步骤 13

第三章 实验结果及电池的电化学测试 21

3.1 V2O5/C复合纳米线结构锂离子电池的制备 21

总结与讨论 25

参考文献 26

致谢 28

第一章 引言

1.1超长V₂O₅/C复合纳米线正极材料的电化学性质研究进展与现状

钒氧化合物作为一种新型的电极材料被大规模研究，而其中V₂O₅的层状结构十分的特殊，层间可以容纳许多个锂离子的脱嵌，因此理论容量十分的高，可达437 mAh/g，远远大于磷酸铁锂和钴酸锂（两者在商业上广泛使用），那么V₂O₅在成为高能量密度锂离子电池正极材料会拥有很不错的应用前景。但由于锂离子在脱嵌过程中V₂O₅的晶格结构会破坏，使得其容量衰减比较快，所以限制了它的应用。那么要解决这个问题，就是将V₂O₅做成纳米材料，表面复合无定形C，增加导电性，减少锂离子的脱嵌距离，提高与电解液的接触面积，是一种最有效的办法。采用高温水热液相合成的技术，生长制备超长的V₂O₅纳米线，然后采用化学气相沉积技术，构建超长的V₂O₅/C复合纳米线。

五氧化二钒在自然界当中的存在是广泛的，并且它是目前最有前景的锂离子电池材料之一，是由于它那特殊的层状结构，更值得一提的是价格十分的低廉，。特殊的层状结构造成了它具有高容量和高能量密度的性质，很有可能成为下一代。虽然锂离子是五氧化二钒上残留的二次化学插值, 但是其在高位置4.0~1.5V的窗口中可以获得锂离子的最大浓度, 而锂离子浓度的最大程度可以从中提取, 来得到较高的嵌入量。理论上可以实现约 的放电能力。五氧化二钒在电化学性能方面的研究已经得到了许多不错的研究成果，不过在现实应用中，五氧化二钒的容量和插值层的能力还是受到比较大的限制。

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