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钒氧化物纳米材料,作为典型的层状金属氧化物,因其具有多种氧化态和配位多面体,能够嵌入金属离子的开放结构而得到了广泛的研究,并被视为非常具有潜力的锂离子电极材料。钾钒氧在保持钒氧化物层状结构的同时,其层间的钾离子撑大了钒氧结构基团的层间距,并通过离子键与上下层的相互作用,使其在充放电循环过程中能够保持稳定的结构。同时由于一维纳米材料具有大的长径比、高的比表面积、径向的电子限域效应和轴向的电子传输特性,作为电极材料时可增大与电解液的接触面积、缩短锂离子的脱嵌距离,能够有效提高电极材料的电活性。因此,设计合成一维钾钒氧纳米材料对于改善钒基电极材料电化学性能具有重要意义,同时也将为纳米新能源技术的发展奠定坚实的理论基础。本文结合水热和固相烧结的方法,通过控制反应物中钾与钒的摩尔比例,分别设计合成了KV3O8、K2V8021、KV6O15一维纳米材料,采用XRD、 SEM、 TEM等现代手段研究了钾离子嵌入量的不同对其结构和形貌的影响,并测试了三种钒酸钾纳米线的循环伏安、充放电性能,及三者分别在电流密度100、500、1000mA/g时的循环性能。在电流密度为100mA/g时,KV3O8、 K2V/O21、 KV6O15纳米线的初始容量分别为208、215、180mAh/g,经过100次循环后容量保持率分别为59.13%,70.70%,86.11%；在电流密度为500mA/g时,KV3O8、 K2V8021、KV6O15纳米线经过400次循环后,容量保持率分别为51.53%,80.00%,122.55%；在电流密度为1000mA/g时,KV3O8、 K2V8021、KV6O15纳米线经过1000次循环后,容量保持率分别为42.09%,56.06%,91.62%。通过对比发现,在三种电流密度下,KV6O15都表现出最为优异的循环稳定性能,K2V8O21次之,KV3O8相对较差。KV6O15纳米线,在500mA/g电流密度下,经过400次循环后的容量为125mA/g,反而比初始容量还高；在1000mA/g电流密度下,经过1000次循环后,容量保持率高达91.62%,单次容量衰减率仅为0.0087%,显示出非常优异的循环稳定性能。由此可知,通过在钒氧化物中引入钾离子可以显著改善其循环稳定性,并且随着钾离子嵌入量由1：3到1：4到1：6的降低,其电化学循环稳定性也变得越来越好。这为钒酸钾纳米材料在锂离子电池正极材料中的研究、应用提供了理论支持。