水系锌离子电池钒基正极材料(Ag 0.33 V 2 O 5 和FeVO 4 ·nH 2 O@rGO)的研究
发布时间：2021-06-25 22:46
水系锌离子电池作为一种环境友好、低成本、高安全性和极具潜力的新型大规模储能系统在近些年受到越来越多的关注,尤其是在柔性可穿戴电子产品研究中,因为传统的锂离子电池在使用过程中无法满足机械应力和变形引起的安全性高要求。钒基材料作为一种有潜力的水系锌离子电池正极材料,但导电性差和晶体结构不稳定等问题仍需要去克服。因此,本论文一方面通过水热法对V2O5进行银离子掺杂改性,另一方面通过溶剂热法对FeVO4·nH2O进行石墨烯包覆改性。具体研究内容包括以下两部分:（1）采用简单的水热法制备了银离子掺杂的V2O5,通过XRD,XPS,红外光谱/拉曼光谱,扫描/透射电镜等表征,表明银离子掺杂之后V2O5纳米棒从层状晶体结构转变为Ag0.33V2O5三维隧道结构。以纯V2O5和Ag0.33V2O5两种钒基材料为正极材料进行电化学性能测试,在0.5 A g-1电流密度下循环100次后,Ag0.33V2O5的可逆容量（125 mAh g-1）高于纯V2O5（99mAh g-1）;在倍率性能方面,Ag0.33V2O5（2 Ag-1:91 mAh g-1）也优于 V2O5（2 Ag-1:28 mAh g-1）。...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
使用金属离子嵌入阴极和阳极的电池结构示意图，（b）锌离子电池的结构示意图[19]
湖北工业大学硕士学位论文4（3）金属锌有较好沉积/溶解特性，相对于碱性电解液，在一定程度可减少锌枝晶或其它副产物的形成。（4）高体积能量密度（5851mAhcm-3），高理论比容量（819mAhg-1）。（5）相对于锂、钠离子电池的有机电解液，水系电解液的离子电导率(≈1Scm1)高于有机电解液(≈10-2–103Scm1)两个数量级[44]。（6）金属锌储量丰富，导电率高(5.91μcm)。表2几种电荷载体离子的比较[36]。Table2ComparisonofseveralchargecarrierionsChargecarrierElectrodepotentialvs.SHE(V)Ionicradii()Li+3.040.76Na+2.711.02K+2.931.38Mg2+2.370.72Ca2+2.871.00Zn2+0.760.74Al3+1.660.535图2（a）锌离子电池和其它储能器件的Ragone图，(b)锌和其他金属的比能量及在水中的稳定性[45]。Figure2(a)Ragonediagramofzincionbatteryandotherenergystoragedevices,(b)Specificenergyofzincandothermetalsandstabilityinwater.
湖北工业大学硕士学位论文5图3锌负极在碱性电解液和新型电解液中的沉积/溶解示意图。Figure3Schematicdiagramofdeposition/dissolutionofzincanodeinalkalineelectrolyteandnovelneutralelectrolyte.1.3.2水系锌离子电池的正极、负极、电解液的简介根据Chen等[35]、Fang等[46]、Ming等[40]以及Aishuak等[36]对水系锌离子电池近年来发展状况的综述，如图4所示，正极材料主要包括（1）钒基材料；（2）锰基材料；（3）普鲁士蓝衍生物；（4）有机物；（5）其它特殊材料。负极材料除了高纯度的金属锌之外，还有其他新型负极材料（如：Zn@rGO、Zn@TiO2和Zn@GF）。电解液使用较多的主要包括Zn(CH3COO)2、ZnSO4、Zn(TFSI)2和Zn(CF3SO3)2等含锌离子的中性或弱酸性盐溶液，在这几种电解液中，后两者由于相对原子质量大的TFSI-和CF3SO3-阴离子能够减少Zn2+周围的水分子数量并降低溶剂化效应和促进Zn2+的运输和电荷转移[47-48]，这有利于提高水系锌离子电池的比容量和循环稳定性，但价格相对昂贵。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Progress on Zinc?Ion Rechargeable Batteries[J]. Wangwang Xu,Ying Wang. Nano-Micro Letters. 2019(04)
[2]V2O5/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究[J]. 石凯,韩丽花,李巧玲. 化工新型材料. 2019(11)
[3]Porous V2O5 nanofibers as cathode materials for rechargeable aqueous zinc-ion batteries[J]. Xuyong Chen,Liubin Wang,Hang Li,Fangyi Cheng,Jun Chen. Journal of Energy Chemistry. 2019(11)
[4]镁电池正极材料V2O5微球的制备及电化学性能[J]. 肖烨,邹建新,郭瑞,曾小勤,丁文江. 电源技术. 2019(10)
[5]钒基电极材料研究进展[J]. 孙梦雷,张达奇,冯金奎,倪江锋. 电化学. 2019(01)
[6]多孔V2O5微球的制备与电化学性能[J]. 陈儒,方国赵,谭小平,周江,梁叔全. 粉末冶金材料科学与工程. 2019(01)
[7]水系钠离子电池电极材料研究进展[J]. 刘双,邵涟漪,张雪静,陶占良,陈军. 物理化学学报. 2018(06)
[8]锂离子电池正极材料V2O5多孔微球的合成及电化学性能研究[J]. 余昊霖,郝文,文晓刚. 广州化工. 2018(10)
[9]V2O5核壳结构微米球的合成及其电化学性能[J]. 刘泠鑫,黄伯云,方国赵,周江,潘安强,梁叔全. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(06)
[10]水系锌离子电池的研究进展[J]. 陈丽能,晏梦雨,梅志文,麦立强. 无机材料学报. 2017(03)
博士论文
[1]V2O5电化学性能优化及新型钒酸盐正极材料探索[D]. 安琴友.武汉理工大学 2014
硕士论文
[1]锌二次电池正极材料的制备与改性研究[D]. 李昭宇.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3250089
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
使用金属离子嵌入阴极和阳极的电池结构示意图，（b）锌离子电池的结构示意图[19]
湖北工业大学硕士学位论文4（3）金属锌有较好沉积/溶解特性，相对于碱性电解液，在一定程度可减少锌枝晶或其它副产物的形成。（4）高体积能量密度（5851mAhcm-3），高理论比容量（819mAhg-1）。（5）相对于锂、钠离子电池的有机电解液，水系电解液的离子电导率(≈1Scm1)高于有机电解液(≈10-2–103Scm1)两个数量级[44]。（6）金属锌储量丰富，导电率高(5.91μcm)。表2几种电荷载体离子的比较[36]。Table2ComparisonofseveralchargecarrierionsChargecarrierElectrodepotentialvs.SHE(V)Ionicradii()Li+3.040.76Na+2.711.02K+2.931.38Mg2+2.370.72Ca2+2.871.00Zn2+0.760.74Al3+1.660.535图2（a）锌离子电池和其它储能器件的Ragone图，(b)锌和其他金属的比能量及在水中的稳定性[45]。Figure2(a)Ragonediagramofzincionbatteryandotherenergystoragedevices,(b)Specificenergyofzincandothermetalsandstabilityinwater.
湖北工业大学硕士学位论文5图3锌负极在碱性电解液和新型电解液中的沉积/溶解示意图。Figure3Schematicdiagramofdeposition/dissolutionofzincanodeinalkalineelectrolyteandnovelneutralelectrolyte.1.3.2水系锌离子电池的正极、负极、电解液的简介根据Chen等[35]、Fang等[46]、Ming等[40]以及Aishuak等[36]对水系锌离子电池近年来发展状况的综述，如图4所示，正极材料主要包括（1）钒基材料；（2）锰基材料；（3）普鲁士蓝衍生物；（4）有机物；（5）其它特殊材料。负极材料除了高纯度的金属锌之外，还有其他新型负极材料（如：Zn@rGO、Zn@TiO2和Zn@GF）。电解液使用较多的主要包括Zn(CH3COO)2、ZnSO4、Zn(TFSI)2和Zn(CF3SO3)2等含锌离子的中性或弱酸性盐溶液，在这几种电解液中，后两者由于相对原子质量大的TFSI-和CF3SO3-阴离子能够减少Zn2+周围的水分子数量并降低溶剂化效应和促进Zn2+的运输和电荷转移[47-48]，这有利于提高水系锌离子电池的比容量和循环稳定性，但价格相对昂贵。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Progress on Zinc?Ion Rechargeable Batteries[J]. Wangwang Xu,Ying Wang. Nano-Micro Letters. 2019(04)
[2]V2O5/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究[J]. 石凯,韩丽花,李巧玲. 化工新型材料. 2019(11)
[3]Porous V2O5 nanofibers as cathode materials for rechargeable aqueous zinc-ion batteries[J]. Xuyong Chen,Liubin Wang,Hang Li,Fangyi Cheng,Jun Chen. Journal of Energy Chemistry. 2019(11)
[4]镁电池正极材料V2O5微球的制备及电化学性能[J]. 肖烨,邹建新,郭瑞,曾小勤,丁文江. 电源技术. 2019(10)
[5]钒基电极材料研究进展[J]. 孙梦雷,张达奇,冯金奎,倪江锋. 电化学. 2019(01)
[6]多孔V2O5微球的制备与电化学性能[J]. 陈儒,方国赵,谭小平,周江,梁叔全. 粉末冶金材料科学与工程. 2019(01)
[7]水系钠离子电池电极材料研究进展[J]. 刘双,邵涟漪,张雪静,陶占良,陈军. 物理化学学报. 2018(06)
[8]锂离子电池正极材料V2O5多孔微球的合成及电化学性能研究[J]. 余昊霖,郝文,文晓刚. 广州化工. 2018(10)
[9]V2O5核壳结构微米球的合成及其电化学性能[J]. 刘泠鑫,黄伯云,方国赵,周江,潘安强,梁叔全. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(06)
[10]水系锌离子电池的研究进展[J]. 陈丽能,晏梦雨,梅志文,麦立强. 无机材料学报. 2017(03)
博士论文
[1]V2O5电化学性能优化及新型钒酸盐正极材料探索[D]. 安琴友.武汉理工大学 2014
硕士论文
[1]锌二次电池正极材料的制备与改性研究[D]. 李昭宇.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3250089
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