钒酸钠纳米线作为水系锂离子电池负极材料的研究

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1、中图分类号UDC28623硕士学位论文学校代码密级10533钒酸钠纳米线作为水系锂离子电池负极材料的研究AnewanodematerialofNa2V6016nanowiresforaqueousrechargeablelithiumbattery作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：论文答辩日期周东慧化学工程应用化学化学化工学院刘素琴教授沙Kj．计答辩委员会主席中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写

2、过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：)虱缝：日期：韭年』月导日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：卫监导师签名蒸生幽期：塑尘年上月乒日

3、钒酸钠纳米线作为水系锂离子电池负极材料的研究摘要：当今有机锂离子电池已经普遍应用于便携式电子设备。但是，诸如安全问题，成本高和苛刻的组装条件等一些缺点制约了有机液电池的发展。1994年，Dahn课题组首次提出以水溶液取代有机电解液作为锂离子电池的电解液。相比有机液电池，水溶液电池具有安全、环保和价格低廉等优点，同时也避免了苛刻的组装条件。水溶液锂离子电池(灿UB)的发展主要受到负极材料的限制。本文将Na2V60】6纳米线作为ARLB的负极材料并分别测试其在饱和Li2S04溶液中的电化学性能(从pH_7至12)。通过CV曲线得知电极材料在一0．4和一0．7V(VVSS

4、CE)存在一对氧化还原峰，与材料在有机液中的的嵌锂／脱锂行为一致。同时研究电解液的pH值对Na2V6016电化学性能的影响。结果表明，电极材料的稳定性随着pH的增加而减小，Na2V60，6在中性溶液中更加稳定。分别以LiMn204、LiFeP04和LiNil，3Mnl／3Col／302作为正极材料，NazV6016作为负极材料，饱和Li2S04溶液作为电解液分别组装成扣式电池。经过充放电测试发现LiMn204／／Na2V6016电池的首次放电容量和循环性能非常优异。当电流密度为60mAg。时，LiMn204]／Na2V6016电池的首次放电容量可达122．7mAhg

5、～。当电流密度为60mAg’1时，100次和200次循环后的容量保持率可达80．1％和77％。对比Na2V6016／／LiMn204电池分别在第3次和第100次循环后的交流阻抗图谱，结果表明不同循环次数后电池的阻抗变化非常小，与材料优秀的循环性能相吻合。通过不同充放电状态下Na2V6016电极材料的XRD测试证明电极材料在锂离子的脱嵌过程中结构能保持相对稳定，材料在锂离子插入与脱出后仍能保持较好的结构可逆性。研究了该体系电池的循环性能衰减的原因。XRD和ICP的检测结果表明负极对电池容量衰减的影响大于正极。但是，Na2V6016的晶体结构相对于其它钒系氧化物来说，在

6、循环过程中是比较稳定，这也是电池循环性能优异的主要原因。关键词水系锂离子电池；负极；钒酸钠纳米线；水溶液电解液分类号540；28硕士学位论文ABSTRACTAnewanodematerialofNa2V6016nanowiresforaqueousrechargeablelithiumbatteryABSTRACT：Nowadays，Li—ionbatterieswithorganicelectrolytehavebeenwidelyusedinportableelectronicdevices．However,certaindrawbackssuchassafet

7、yissuesatabuseconditions，highcostandrigorousoperatingrequirementshavegreatlylimitedthefurtherapplications，particularlyinelectricvehicle(EV)andhybridelectricvehicle(Fn三v)．AnalternativerechargeableLi-ionbatterywithanaqueouselectrolytewasfirstreportedbyDahnandCO—workersin1994．Comparedwi