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钒氧化物V6O13因具有高理论比容量、高能量密度等优点,有望应用于高比能锂离子电池中。但其循环性能不佳,现有的合成工艺也存在着工艺复杂或产品组成不均匀且颗粒较大等缺点,导致其研究进展缓慢。本文针对以上问题,采用工艺简单的合成方法合成了V6O13,并对其进行掺杂改性,为其在锂离子电池中的开发应用奠定理论基础。 本文采用溶剂热法合成了带状的V6O13前驱体,研究了热处理温度对产物的物化性能和电化学性能的影响。研究表明,温度过低时产品的结晶度不高,但温度过高会使部分前驱体在空气中氧化,当温度达到500℃时,前驱体被完全氧化为V2O5;当温度为350℃时,产品为0.6-2μm长、0.3-0.5μm宽的棒状颗粒,其电化学性能最好,0.1C倍率下,电压范围为1.5-4.0V时,其首次放电容量为323.5 mAhg-1,充放电循环50次后其容量保持率达82.5%。采用水热法合成了片状的V6O13前驱体,研究了热处理温度对产品的内部结构和电化学性能的影响。研究结果与溶剂热法合成的产品相似:温度过低的产物结晶度不高,而温度过高会使部分前驱体在空气中氧化,产品的颗粒变大,最终使得产品的电化学性能不佳;产品的最佳热处理温度为400℃,但其电化学性能较溶剂热法合成的产品差;0.1C倍率下,电压范围为1.5-3.5V时,最佳产品的首次放电比容量为307.5 mAh g-1,循环50次后其容量保持率为73%。选择了Cr、Ag、Cu、Mn四种金属离子对V6O13的掺杂改性进行了研究。比较分析了不同掺杂浓度下,改性产物的结构特征和电化学性能。通过掺杂这些金属离子,改善了V6O13的电化学性能。在所合成的改性产品中,对应体系电化学性能最好的分别是Cr0.05V5.95O13、Ag0.07V5.93O13、Cu0.03V5.97O13和Mn0.02V5.98O13。金属离子掺杂V6O13具有较高的电导率和增强的电极动力学,这些材料的首次放电容量、循环性能和倍率性能都得到了较大的提高。因此,金属离子掺杂是制备高容量和高倍率V6O13正极材料的有效途径。