【摘 要】
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H2V3O8为典型的层状结构材料,作为水系锌离子电池正极材料,具有较高的理论比容量。然而,H2V3O8导电性不佳,在电解液中易溶解,因此其倍率性能和循环稳定性不够理想。本论文在H2V3O8纳米带基础上引入了导电聚合物聚苯胺、聚吡咯,提高了材料的电化学性能。本文的主要内容如下:（1）H2V3O8纳米带。采用水热合成法制备了H2V3O8纳米带,制备过程中聚乙二醇的加入避免了H2V3O8纳米带团聚,使其
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H2V3O8为典型的层状结构材料,作为水系锌离子电池正极材料,具有较高的理论比容量。然而,H2V3O8导电性不佳,在电解液中易溶解,因此其倍率性能和循环稳定性不够理想。本论文在H2V3O8纳米带基础上引入了导电聚合物聚苯胺、聚吡咯,提高了材料的电化学性能。本文的主要内容如下:（1）H2V3O8纳米带。采用水热合成法制备了H2V3O8纳米带,制备过程中聚乙二醇的加入避免了H2V3O8纳米带团聚,使其分散良好。作为水系锌离子电池正极材料,均匀分散的H2V3O8纳米带相比团聚的H2V3O8纳米带具有更好的电化学性能。在0.1 A g-1的电流密度下可以获得395.9 m Ah g-1的放电比容量,在2 A g-1的电流密度下,循环800次后容量保持率为61.6%。H2V3O8纳米带显示出较高的放电比容量,但倍率性能和循环稳定性仍有待提高。（2）PANI-H2V3O8纳米带。为提高H2V3O8倍率性能,以分散良好的H2V3O8纳米带为前驱体,在其层间嵌入聚苯胺,获得PANI-H2V3O8纳米带。聚苯胺的嵌入扩大了H2V3O8（020）晶面层间距,有利于H2V3O8纳米带的电子和离子传导。通过调节苯胺的添加量,可以调控H2V3O8纳米带层间距。优化所得PAHVO-0.5纳米带在0.1 A g-1的电流密度下,首次放电比容量为412.2 m Ah g-1,经过80次循环后,放电比容量为376.5m Ah g-1,容量保持率高达91.3%。电流密度增大到2 A g-1后,放电比容量为178.7 m Ah g-1,是H2V3O8纳米带的3.75倍。（3）H2V3O8@Ppy复合材料。为进一步提高H2V3O8纳米带循环稳定性,在其表面通过原位聚合包覆了聚吡咯。通过调节吡咯添加量,调控聚吡咯包覆层厚度。优化所得H2V3O8@Ppy-0.05纳米带在2 A g-1的电流密度下,经过800次循环后,放电比容量为243.7 m Ah g-1,容量保持率为96%。研究证明,适量的聚吡咯包覆有利于电子传导,而不会明显阻碍离子传导;包覆层对H2V3O8的束缚作用有利于充放电结构中结构稳定性的保持,且减缓了H2V3O8在电解液中的溶解。在此基础上,将H2V3O8@Ppy-0.05纳米带作为正极,与锌箔负极和聚丙烯酰胺凝胶电解质组装成准固态锌离子电池,电池具有良好的柔韧性、安全性和实用性。
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