【摘 要】
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锂离子电池（LIBs）由于在可充电电池中具有很高的能量密度,因此在储能方面吸引了许多学者兴趣。但高昂的成本,有限的锂储备以及较差的安全性限制了LIBs的持续发展。水系可充电锌离子电池因其安全性,经济性,高能量密度,长循环寿命等特点吸引了人们的注意。目前研究重点是开发可以充分利用活性材料的正极材料。本文制备了三种不同的钒基材料,通过与不同的碳材料复合或者进行钴掺杂,改善材料的锌离子传输特性,从而提高
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锂离子电池（LIBs）由于在可充电电池中具有很高的能量密度,因此在储能方面吸引了许多学者兴趣。但高昂的成本,有限的锂储备以及较差的安全性限制了LIBs的持续发展。水系可充电锌离子电池因其安全性,经济性,高能量密度,长循环寿命等特点吸引了人们的注意。目前研究重点是开发可以充分利用活性材料的正极材料。本文制备了三种不同的钒基材料,通过与不同的碳材料复合或者进行钴掺杂,改善材料的锌离子传输特性,从而提高材料的电化学性能。研究内容主要是以下三个方面。1、通过高温磁力搅拌和固相烧结法合成的V6O13@HCMs复合材料,并将其用于水系ZIBs。V6O13层均匀地涂覆在中空碳微球（HCMs）的表面上,以形成中空核-壳结构。HCMs的增加和更薄的V6O13层提高了V6O13@HCMs的电化学稳定性。V6O13@HCMs-2具有更出色的性能,具有高放电比容量(在0.1 A g-1时为442.3 m A h g-1)和良好的循环稳定性(在1.0 A g-1时经过1000次循环后为162.1 m A h g-1)。V6O13@HCMs不仅可以提供电子和Zn2+转移的有效途径,而且可以减少Zn2+插入/提取过程中的体积变化。2、通过冷冻干燥和烧结工艺合成了V2O5和石墨烯复合材料,用作水系锌离子电池正极材料。其中,V2O5-C101的毛刺状结构和较小的晶粒尺寸可提供更多的活性位点,并具有很强的结构稳定性,这导致良好的电化学性能。Zn//V2O5-C101电池在0.1 A g-1时可提供418.7m A h g-1的高放电比容量,并具有良好的循环稳定性,在2 A g-1时1000次循环后具有76.5%的容量保持率。3、锂离子电池三元材料中钴可以稳定材料的层状结构,而且可以提高材料的循环和倍率性能,我们通过简单的水热法一步合成具有Co掺杂的NH4V4O10材料,通过控制材料中Co的含量,来研究最佳掺杂度下的NH4V4O10材料,结果表明,掺入Co与V的摩尔比为2%的NVO-Co/2材料表现出更好的电化学性能,其在0.1 A g-1的电流密度下,表现出398.3 m A h g-1的高放电比容量,在1.0 A g-1时1000次循环容量保持率为83.4%。
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