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五氧化二钒(V2O5)因具有较高的电压和比容量、资源丰富、价格低廉等优点,成为锂离子电池电极材料的研究热点,但是偏低的导电率和较小的Li+扩散系数抑制了V2O5的发展。目前的研究发现,掺杂改性能够有效地改善V2O5的性能。本文采用溶胶凝胶法制备掺钠、掺钾V2O5·nH2O薄膜电极,用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、电化学测试技术对掺钠、掺钾的V2O5·nH2O薄膜电极进行了研究。SEM、XRD分析表明:掺钾或钠不会改变V2O5·nH2O薄膜的晶体结构,但是其非晶比例有所增加。从形貌上看,掺钾、掺钠能使V2O5·n H2O薄膜孔隙结构增多,孔径增大。掺钾V2O5·n H2O薄膜是孔径为80-200nm的多孔蓬松结构,而掺钠V2O5·nH2O薄膜是孔径为300-800nm的“渔网”状结构。掺钾、掺钠都能增大V2O5·nH2O薄膜的比表面积,增多Li+的脱/嵌通道,有利于提高V2O5·nH2O薄膜的嵌锂比容量。掺适量钾能使V2O5·nH2O薄膜电极的放电比容量增大,可逆性和循环性增强。随着掺钾量的增加,V2O5·nH2O薄膜电极的放电比容量呈现先增后减的趋势,最佳掺钾量为1.25%。随着电流密度的增加,所有V2O5·nH2O薄膜电极放电比容量都将减少。但当电流密度由150 m A/g增至2500 m A/g(约17倍)时,未掺V2O5·nH2O薄膜的放电比容量减少了40%,掺钾的只减少30%;故掺钾能改善V2O5·nH2O薄膜电极的倍率性能。在1000 mAh/g的电流密度下,两种V2O5·nH2O薄膜电极首次放电比容量分别为170、223mAh/g,经过600次循环,每周期平均衰减率分别为0.11%、0.073%。而在2000 mA/g下,两者的首次放电比容量分别为163、187mAh/g,经过600次循环,每周期平均衰减率分别为0.1%、0.032%。掺适量钠也能使V2O5·nH2O薄膜的放电比容量增大,可逆性和循环性增强。随着掺钠量的增加,V2O5·nH2O薄膜的放电比容量呈现先增后减的趋势,最佳掺钠量为3%。当电流密度由500m A/g增至2500 m A/g(约5倍),未掺V2O5·nH2O薄膜的放电比容量减少了约25%,掺钠的只减少20%。而在1000 m Ah/g、2000mAh/g时,其首次放电比容量高达245m Ah/g、225m Ah/g,经过600次循环,每周期平均衰减率分别为0.082%、0.07%。总之,掺入适量钾或钠能增大V2O5·nH2O薄膜的比表面积,从而增大电极的嵌锂容量,改善其循环性能。但是,掺钠V2O5·nH2O薄膜电极的放电比容量高于掺钾V2O5·nH2O薄膜电极,所以,掺钠V2O5·nH2O薄膜电极具有更优的电化学性能。