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摘 要

本文首先对现今新能源领域的发展趋势和发展锌离子电池的优势和重要意义的一个概述，通过发现目前锌离子电池发展的障碍是如何选取高效合理的电池阳极引出制作纳米五氧化二钒电极提高钠电的高效性，并对国内外水系锌离子电池研究意义、研究重点、研究状况进行了介绍；介绍了锌离子电池阳极材料五氧化二钒的结构与性质，随后引出了可用于本实验的五氧化二钒的液相合成方法；然后简要介绍了本实验的主要使用药剂和仪器，以及实验的具体流程及之后的实验产物测试表征方法；最后总结出通过改变溶剂水和乙二醇的比例水热制出的纳米层状结构来储存锌离子，其具有优异的电子导电性、稳定的电化学性能、比较好的容量保持率。所以，纳米五氧化二钒作为电池电极是一个很具有发展潜力和应用前景的锌离子电池阳极材料。

关键词：新能源电池 水系锌离子电池 纳米氧化钒 水热法

Preparation and Electrochemical Performance of Vanadium Oxide Electrode

Abstract

This paper first gives an overview of the current development trend of new energy fields and the advantages and significance of developing zinc ion batteries. By discovering the current obstacles in the development of zinc ion batteries, how to select efficient and reasonable battery anodes to produce nano vanadium pentoxide electrodes The high efficiency of sodium electricity was introduced, and the research significance, research focus and research status of water-based zinc ion battery at home and abroad were introduced. The structure and properties of vanadium pentoxide as anode material of zinc ion battery were introduced, which led to the application of this experiment. The formation of liquid phase in vanadium pentoxide; then briefly introduces the main use of the reagents and instruments in this experiment, as well as the specific process of the experiment In the following methods for testing test results; Finally, the water flow and the ethyleneglycol configuration have been changed. The nano-layered structure produced by hydrothermal storage stores zinc ions, which has excellent electronic conductivity, durable electrochemical effect, and good retention movement. Therefore, nano vanadium pentoxide as a battery electrode is a zinc ion battery anode material with great development potential and application prospects.

Key Words: Battery with new energy; battery of water-based zinc ion; nano-vanadium oxide; hydrothermal method

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 目前国内外锌离子电池发展状况 1

1.2 水系锌离子电池 3

1.3 锌离子电池阳极材料V2O5的结构与性质 5

1.4 本课题选题依据和主要研究内容 7

1.4.1 本课题选题依据 7

1.4.2 本课题的主要研究内容 8

第二章 实验研究及方法 9

2.1 主要实验试剂和仪器 9

2.1.1 主要实验试剂 9

2.1.2 主要实验设备 10

2.2 实验方案及流程 10

2.2.1 实验方案 10

2.2.2 实验流程 11

2.3 物质表征方法 12

2.3.1 物质分析 12

2.3.2 SEM分析 12

2.4 电化学性能测试方法 12

2.4.1 电池的制备和组装 12

2.4.2 充放电循环测试 13

2.4.3循环伏安测试 13

2.4.4 放电倍率性能测试 13

第三章 V₂O₅的制备及其表征 14

3.1 实验思路 14

3.2实验内容 14

3.2.1 前驱体物质的制备 14

3.2.2 纳米五氧化二钒粉末的制备 15

3.3 物质表征 15

第四章 电化学性能测试 17

4.1 电化学性能测试 17

4.1.1 循环伏安测试 17

4.1.2 恒流充放电测试 18

4.1.3 放电长循环测试 19

4.1.4 放电倍率性能测试 19

结语 21

参考文献 22

致谢 25

第一章 引言

1.1 目前国内外锌离子电池发展状况

最近的几年中，能源的问题一直是世界各国关注的热点问题，随着社会工业化进程和科学技术的进步的推动，石油，天然气等常用的化石燃料已经渐渐地满足不了人们的需求了。与此同时，伴随着化石燃料的使用而产生的有害气体也污染着我们赖以生存的地球环境，呼吁绿色，无污染的清洁能源也是人们所倡导的。目前，各国已经逐渐开始倡导和实施对潮汐能、太阳能、风能等新能源的开发与利用。太阳东升西落，大风吹过后即为平静，在这一过程中释放的太阳能和风能都是相当可观的，有资料显示地球在1h内吸收的太阳能可以为给全球供电长达一年之久，但是可惜的是我们能利用得少之又少，如果有一个容器可以将能量都存储下来这将会是对人类社会的巨大贡献。由此，电池作为能源存储的容器或者说是载体的开发也成为了现在科学生产的热门话题。

电池在我们日常生活和工厂作业中发挥着不可撼动的作用，电池是将化学能转化为电能的一种能源载体，我们常见的有可充电电池和一次性电池，它们分别被称为二次与一次电池，可以实现多次充放电的就是二次电池，简而言之就是可以经过反复利用的电池，因此也是研究和开发的重点。目前，市场上常见的二次电池有铅蓄、镍氢、和锂离子电池，用锂离子作为电子载体的电池在如今，可以说是现在手机，数码相机等所有的人们日常使用的电子产品中被最广泛应用的电池。因为它的充放电机理在于离子在正负电极的脱嵌，所以诸如用锂离子作为电子载体的电池这类的二次电池又被称为摇椅式电池。锂离子电池之所以能够取得这样的成功是因为Li 在正极和负极中的可逆存储以及它们在充电和放电过程中在两个电极之间的穿梭。近年来，除了Li ，像Na ，Zn² 等碱性金属离子的二次电池也得到了许多关注和开发。而在近年来的开发研究中，钠离子电池作为很有潜力的二次电池，也有了令人心潮澎湃的进展，因为锂离子电池具有工作电压高、容量高、自放电小和循环寿命长等优点，所以其征服了全球近95%的便携式电子市场^{［1 ～ 4］}，而且成为了电动汽车和目前的大规模储能系统所用的动力电源的首要选择。但是，随着人类日新月异的对物质文化生活的追求，并且伴随电动汽车、智能电网时代的真正到来，在锂钠等电化学所需元素不断地消耗之下，全球的锂资源最终将无法有效满足人们对于动力锂离子电池与钠离子电池的巨大需求，古人云，物以稀为贵，所以资源的进一步消耗必然将进一步推高与锂相关材料的价格，原材料价格上升之后，就会导致整个产业利润越来越薄弱，造成生产与研发之间资金链的断裂，最终阻碍新能源产业的发展^[1,5～8]。因此，开发其他廉价可替代锂离子电池的相关储能技术非常关键。^[9]

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