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本文以新型锂离子负极材料多钒酸盐Zn3V3O8、新型碱性镍基水系全电池Ni(OH)2/Bi2O3作为研究对象,探究溶剂及添加剂对以上体系的电极材料合成、产物形貌调控、以及电化学性能等方面的影响,尤其是探索了混合溶剂、添加剂对Zn3V308的微观形貌和新型镍基水系电池性能的影响,通过实验研究,得出了结论,具体内容如下:(1)探究不同溶剂对产物多钒酸盐Zn3V3O8合成及其电化学性能的影响。以偏钒酸铵(NH4VO3)、六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)为原料,采用200℃、18h反应条件合成产物,采用的溶剂分别为纯水、水:乙二醇=1:1、纯乙二醇,得到不同目标产物(标记为sample-1、sample-2、sample-3)。用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)测试技术对其结构和形貌进行了表征;采用电池测试技术对反应产物的电化学性能进行了测试。研究发现,当溶剂为水:乙二醇=1:1时,所得产物sample-2为Zn3V3O8,并且形貌为规则的二维纳米片组装的三明治花状结构,而产物sample-1和sample-3含杂相,形貌为不均匀的块状结构。此外,对样品进行电化学性能分析,在电压范围为0.01-3V,电流密度为100mAg-1条件下,sample-2前三圈的放电比容量分别为623.9、464.1和460.2 mAh g-1;sample-1和sample-3第三圈的放电容量分别衰减到240和125.5 mAh g-1;并且sample-2循环100圈后,其比容量仍保持了 666.5 mAh g-1;在2Ag-1的大电流密度下测试倍率性能,其比容量为561.9 mAh g-1。因此,混合溶剂热法合成的Zn3V308是一种有潜力的锂离子负极材料。(2)探究了添加剂(NH4F、NH4Cl)对多钒酸盐Zn3V308微观形貌及其电化学性能的影响。以偏钒酸铵(NH4V03)、六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)为原料,以水:乙二醇=1:1为溶剂,分别添加相对于产物质量5%的NH4F和NH4Cl,采用200℃、18h混合溶剂热的方法合成目标产物Zn3V3O8,产物分别标记为sample-4,sample-5。采用与实验(1)相同的表征手段对所得样品sample-4,sample-5进行结构分析和性能测试。结果表明,添加NH4F所得产物sample-4为二维片组装的杨桃状形貌,添加NH4Cl所得产物sample-5为二维片组装的球状微米花状形貌。在电压范围0.01-3V,电流密度为100mAg-1条件下,测试其电化学性能,得到sample-4前三圈的放电比容量分别为1365.1、1065.9和1054.7mAhg-1.sample-5 前三圈的放电比容量依次为 887.9、605.5 和 639.0 mAh g-1。从性能方面来看,sample-4的电性能优于sample-5的电性能。因此,在反应溶剂里添加NH4F能合成特殊形貌的Zn3V3O8,并且优化了 Zn3V308的电化学性能。(3)探究NH4F的添加量对多钒酸盐Zn3V3O8微观结构及其电化学性能的影响。以偏钒酸铵(NH4V03)、六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)为原料,以水:乙二醇=1:1为溶剂,分别以相对于产物质量比1%、2%、5%、8%、10%的NH4F为添加物,采用200℃、18h混合溶剂热的方法合成目标产物Zn3V3O8,产物分别标记为sample-6、sample-7、sample4、sample-9、sample-10,并采用与实验(2)相同的表征手段对所得样品进行结构分析和性能测试。结果表明,NH4F添加剂量为2%时,所得产物sample-7为18-20nm厚度的均匀的二维薄片,并且通过SEM放大图片发现,薄片表面生长了厚度为5-8nm的细小薄片,对其比表面积进行测试,发现sample-7比表面积最大。这种大比表面积形貌有利于锂离子的嵌入和脱出,提高产物的比容量。分析样品的电化学性能,发现在电压范围为0.01-3V,电流密度为100mAg-1条件下,sample-7前三圈的放电比容量分别为1709.6、1369.4和1304.4mAhg-1,这一比容量远优于其他添加量合成的样品;sample-7在循环100圈后,比容量仍然保持有1372 mAh g-1,并且在2Ag-1的大电流密度下,仍然具有645.81 mAh g-1,因此NH4F最优添加量为2%。所以调控NH4F添加剂的量,可得到大比表面积的二维纳米薄片,提高锂离子的活性位点,进而提升Zn3V3O8的电化学性能。(4)探究表面活性剂对新型Ni(OH)2/Bi2O3(Ni-Bi)水系全电池电化学性能的影响。以商业化Bi203为全电池负极,以商业化Ni(OH)2为全电池正极,以6mol · L-1KOH溶液为电解液,调控正负极容量比例,组装成碱性二次全电池。向电解液中添加一定量的表面活性剂,提高Ni-Bi全电池的循环寿命和比容量。研究发现,向1OOmL电解液里添加质量浓度为2mg L-1十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液的电池体系,有着较高的比容量和较长的循环寿命。分别以维持电解液中表面活性剂质量浓度为2、5和8mgL-1的剂量将适量的CTAB添加到100mL6mol L-1 KOH中,发现添加了 5 mgL-1 CTAB的电池体系在电压区间为0.6-1.3V,电流密度为1Ag-1下比容量达到了 230 mAh g-1,接近正极材料Ni(OH)2的理论容量(289 mAh g-1),在电流密度为1A g-1下循环500圈,电池比容量保持了 220 mAh g-1;在3A g-1的大电流倍率测试中,全电池仍然保持150 mAh g-1的放电比容量。因此,向电解液里添加表面活性剂CTAB有助于提升Ni-Bi水系全电池的电化学性能,并且当添加浓度为5mg L-1时Ni-Bi水系全电池的电化学性能达到最优。