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氧化钼通常有三种常见的物相:正交相(α型)、单斜相(β型)和六方相(h型)。其中正交相氧化钼(α-MoO3)为热力学稳定态,具有独特的层状结构,有利于分子和离子在其分子层中嵌入和脱嵌,是一种不可多得的嵌锂材料,也是过渡金属氧化物材料中研究比较多的材料。α-MoO3具有较高的理论容量-1100mAh/g,但是其循环稳定性能较差,在经多次Li嵌入和脱嵌后,结构会出现不可逆的破坏,这也制约着α-MoO3材料的研究进展。本文主要针对α-MoO3材料循环性能不好的问题,来对α-MoO3进行各种方法的改进,通过对α-MoO3进行直接涂膜制成不含任何导电剂和粘结剂的薄膜电极,以提高α-MoO3材料在高电流密度下的稳定容量和电极的循环性能;将氧化石墨烯(GO)与α-MoO3复合,发挥两种材料的优势,以提高复合物的放电容量,并得到更佳的循环性能;对α-MoO3粉体进行N元素的掺杂,与未经掺杂的粉体电极的数据进行对比,经掺杂后的电极的容量有了一定的提高。 通过对水热处理的α-MoO3纳米带采用刮刀直接涂膜的方法,制作成不使用任何导电剂和粘结剂的薄膜电极,保证了α-MoO3完整的纳米带结构,且简化了电池的制作工艺,α-MoO3薄膜与集流体之间通过范德华力得到良好的接触和附着。经过电化学性能测试,α-MoO3薄膜电极具有良好的电化学性能表现,在低电流密度50 mA/g下保持了1000mAh/g以上的可逆容量;在高电流密度2000 mA/g下,除第一次放电,第2次至100次循环容量稳定在387-443mAh/g。 α-MoO3薄膜电极虽然有不错的电化学性能表现,但是仍存在着一些不足,所以我们尝试将氧化石墨烯(GO)与α-MoO3纳米带进行复合。本文着重考察了GO与α-MoO3复合比例对其电化学性能的影响。将GO与α-MoO3采用刮刀直接涂膜的方法制作成复合膜电极。经过SEM和TEM表征分析,GO主要分布在α-MoO3的纳米带层与层之间,对α-MoO3起到结构支撑的作用。同时XRD和XPS表征分析出在成膜过程中,有中间生成物MoOC的生成。经过电化学性能测试,复合膜在电流密度1000 mA/g下,第二次放电比容量可达到890 mAh/g,循环50次容量保持率达到95%。可见MoOC对于复合膜具有协同作用,加上GO对α-MoO3材料的结构支撑的作用,使得复合膜具有较好的容量和循环性能表现。 对过渡金属氧化物进行非金属元素掺杂也是提高材料循环性能的一种方法。本文中我们对水热处理的α-MoO3纳米带在NH3气氛下进行N元素掺杂,考察了不同的温度对于掺杂后材料的电化学性能的影响。掺杂后的粉体采用添加一定比例的导电剂和粘结剂的方式来做电极,与未经过掺杂的粉体在相同条件下做的电极进行同样条件的电化学性能测试,在电流密度为1000 mA/g下,经过N掺杂后的α-MoO3材料第二次放电比容量为320mA h/g,循环100次之后容量保持在380 mAh/g;而未经N掺杂的α-MoO3材料第二次放电比容量为280mAh/g,循环100次后容量保持在180 mAh/g。可见经过N掺杂后α-MoO3材料的容量得到了一定程度的提高。