摘 要

在能源转化及存储领域，一维纳米材料由于具有较大的比表面积和较短的离子和电子扩散途径等优势，一直受到广大科研工作者的关注和研究。此外，在新型正极材料的研究中，钒系材料因具有较高的容量，快速的电输运性能而备受瞩目。因此，钒系一维纳米材料的合成和制备极大地引起了人们的兴趣。

本文运用混合溶剂热的方法合成了碱金属钒酸盐NaV₃O₈纳米电极材料。并取得以下结果：

（1）通过调控混合溶剂中的溶剂配比得到不同的的形貌，成功制备了NaV₃O₈纳米线和NaV₃O₈纳米颗粒。

（2）电化学性能测试表明：在30 mA/g的电流密度下，NaV₃O₈纳米线放电比容量高达250 mAh/g，在1000 mA/g的高电流密度下，其比容量仍然高达150 mAh/g。（作为锂电池的电极材料）NaV₃O₈纳米线展现出了比NaV₃O₈纳米颗粒更优异的电化学性能

（3）最后，我们将此方法进行了推广，并成功得到了V₂O₅、LiV₃O₈和KV₃O₈电极材料的纳米线。

关键词:NaV₃O₈，纳米线，纳米颗粒，锂离子电池，电化学性能

Abstract

In energy conversion and storage systems, one-dimensional nanomaterials have drawn great attention and research from scientists for their advantages, such as large specific surface area and shorter ion and electron diffusion route. Otherwise, vanadium oxides and their derivatives are receiving a large number of attentions as new cathode materials for Li-ion batteries due to their high specific capacity, quick electronic diffusion, and so on. Above all, the synthesis of one-dimensional vanadium oxides and their derivatives have been a hot point.

In this thesis，we have successfully synthesized NaV₃O₈ electrode material through a mixed solvents hydrothermal method. We have carried out some relative researches and acquired the following results:

(1) By adjusting the ratio of different solvents, we successfully get NaV₃O₈ nanowires and NaV₃O₈ nanoparticles.

(2) As cathode material for lithium battery, the NaV₃O₈ nanowires show a better electrochemistry performance. At current density of 30 mA/g, the NaV₃O₈ nanowires exhibit 250 mAh/g specific capacity and high capacity of 150 mAh/g at 1000 mA/g.

(3) In addition, through this method, we get V₂O₅, LiV₃O₈ and KV₃O₈ nanowires.

Key words: NaV₃O₈, nanowire, nanoparticle, lithium batteries, electrochemistry performance

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 锂离子电池的发展与现状 1

1.2.1 锂离子电池的结构和工作原理 1

1.2.2 锂离子电池正极材料的现状 2

1.3一维纳米材料 4

1.3.1 纳米材料的制备方法 4

1.3.2 一维纳米材料的优势 5

1.4本论文的选题意义及主要研究内容 6

1.4.1 选题意义 6

1.4.2 本论文主要研究内容 6

第2章NaV₃O₈纳米电极材料的构筑及结构表征 8

2.1 实验原料及仪器 8

2.1.1 实验原料 8

2.1.2 实验仪器 8

2.2 NaV₃O₈电极材料的合成与制备工艺 9

2.2.1不同形貌NaV₃O₈纳米电极材料合成 9

2.3 结构与形貌表征 10

2.3.1 显微结构分析 10

2.3.2 结构分析 11

2.4 NaV₃O₈纳米线前驱体的形成过程 11

2.5钒基纳米线合成的普适性推广 12

2.6本章小结 13

第3章NaV₃O₈纳米电极材料的电化学性能 14

3.1锂离子电池的组装过程 14

3.2电化学性能测试方法 15

3.3电化学性能测试 15

3.4本章小结 18

第4章结论与展望 19

4.1结论 19

4.2展望 19

参考文献 20

致谢 24

第1章 绪论

1.1 引言

能源是全球经济发展的重要支柱，是人类社会生活发展的基础。但是随着经济的快速发展，石油、煤炭等不可再生能源在长时间的开采过程中已经逐步不可逆地走向了枯竭，世界各国因此开始积极寻找相应的可替代新能源，能源问题已经成为21世纪最重要、最亟需解决的问题之一，受到了人们的广泛关注。

新能源主要包括风能、太阳能，生物质能、地热能、潮汐能、核能等，目前世界的许多国家政府正积极主导替代能源的发展，并为此投入了大量的资金。目前，国际上已经兴建了许多的风能发电基地、核电站和太阳能发电站，新能源在能源结构中的比例中正在不断地上升。因此，相应的储能技术也受到了世界的关注，储能技术的发展也进入了快车道，锂离子电池作为储能技术之一，具有绿色和环境友好的特点，具有广泛的前景和应用的潜力。

1.2 锂离子电池的发展与现状