论文部分内容阅读
镁二次电池是一种有良好前景的化学电源。镁的离子半径、化学性质和锂有许多相似之处，价格便宜（约为锂的1/24）、安全性高及环境友好等优点；镁的理论比容量较大（2205mAh/g），能提供比铅酸电池和镍-镉电池系统高得多的能量密度，虽然镁二次电池在小型装置方面的应用难以与锂电池相竞争，但在大负荷用途方面有潜在优势，被认为是很有望适用于电动车的一种绿色蓄电池。对镁二次电池的研究，目前还处于初级阶段，本论文概述了二次镁离子电池正极材料的研究现状。采用溶胶-凝胶制备方法，通过控制H2O2浓度、还原介质、煅烧气氛条件，制备出了具有微纳米结构的钒系氧化物(V3O7、VO2/V6O13、VO2和V3O7)，并以钒系氧化物作为镁二次电池正极材料的研究目标，系统地对其合成工艺、结构形貌、电化学脱嵌镁性能进行了研究。采用差热分析（TG-DTA），X-射线衍射仪（XRD），扫描电镜（SEM），粒度分析和比表面积等分析手段对前驱体和样品进行了表征和对比研究。结果显示采用溶胶-凝胶法制备的钒系氧化物在500℃煅烧条件下，晶型较好，呈微纳米结构，加入无水乙醇还原剂制备出了具有纳米带结构的复合材料VO2/V6O13。采用304不锈钢网作为正极集流体，将所制备的钒系氧化物应用于镁二次电池正极材料，饱和甘汞电极为参比电极，Pt片为对电极，1M Mg（ClO4）2/AN为电解液，组装成三电极体系进行循环伏安曲线和恒流充放电测试。实验表明：所制备的材料V3O7、VO2/V6O13、VO2和V2O5在0.3mA/m2充放电电流密度下首次放电比容量分别达到了59mAh/g、365mAh/g、251mAh/g和254mAh/g，且材料的容量保持能力较好，材料具有较快的嵌镁特征和良好的电化学性能。纳米带结构的VO2/V6O13具有最好的电化学性能，V3O7性能最差。