第3章　一維V2O5納米材料的可控制備及鋰離子電池正極材料的性能研究

3.1　引言

自從Whittingham等[1～3]在1976年首次報(bào)道了鋰離子嵌入V2O5結(jié)構(gòu)中具有可逆的電化學(xué)性能之后，V2O5以其成本低、易合成和能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，被人們作為可充電鋰離子電池的正極材料而得到廣泛研究。V2O5中釩成+5價(jià)，而釩的穩(wěn)定低價(jià)態(tài)是+2價(jià)，因此理論上可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)電子的轉(zhuǎn)移[4～8]。即便在電壓范圍限制的情況下，一般也可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電子的轉(zhuǎn)移。而相對(duì)于只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)或更少電子轉(zhuǎn)移的LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4而言，V2O5具有較高的理論比容量，因此成為了研究熱點(diǎn)。但是，在鋰離子電池深度充放電過(guò)程中，由于V2O5的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差和電子導(dǎo)電率低等缺陷，嚴(yán)重限制了其在鋰離子電池中的應(yīng)用。為了改善V2O5的電化學(xué)性能，目前的研究熱點(diǎn)側(cè)重于制備具有不同形貌的V2O5納米材料[9～16]。這類材料電解液能很好地?cái)U(kuò)散到物質(zhì)內(nèi)部，形成更多的電化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)，縮短鋰離子擴(kuò)散路徑，借此實(shí)現(xiàn)高倍率下電極材料性能的充分發(fā)揮[17]。

鑒于具有不同形貌的V2O5納米材料在提高其電化學(xué)性能方面的突出表現(xiàn)，我們利用靜電紡絲技術(shù)并結(jié)合煅燒溫度的改變，制備了具有可控結(jié)構(gòu)的一維V2O5納米材料[18]。將所制備的具有不同形貌的V2O5納米材料用作正極材料組裝成模擬電池，測(cè)試了其充放電循環(huán)性能以及循環(huán)伏安曲線，探討了具有不同形貌的V2O5納米材料作正極材料的充放電機(jī)理，發(fā)現(xiàn)V2O5納米纖維的形貌對(duì)其充放電性能影響較大。