1 V2O5电极材料
V2O5是目前在电极材料研究中被利用作嵌裡材料最多的钒氧化物,其突出优势为高充放电比容量、成本低廉并具有较高电压平台等。V2O5晶体为正交结构,晶体结构如图1所示,畸变的 VO5三角双锥通过共用棱边形成锯齿形双链。88954
V2O5晶体结构图
V-O键长约0。281nm,这表明V2O5中具有较大层间距,故许多金属原子可通过嵌入V2O5层间空隙杂化。另外,若在层间插入碱金属、碱止金属、过渡金属离子(如Fe2+、Cu2+、Zn2+)等,便可获得Li+脱嵌可逆性教好的嵌裡材料。在钒的氧化物体系中V2O5是一种有很大潜力的锂电池负极材料,其理论容量也最高,作为锂电池负极材料时的充放电机制为:
V2O5 + xLi+ + xe- LixV2O5
2 VO2电极材料
VO2是一种多晶态形式存在的钒氧化物,分别为:亚稳态VO2(A)、VO2(B)、VO2(C)、斜相VO2(M)、四方相 VO2(R)和三斜相VO2。其中VO2(B)具有层状结构,Li+可在其层间自由脱嵌,故具有高充放电比容量,在锂电池负极材料应用方面有很大潜力。但是,放电时Li+嵌入VO2(B)形成 LixVO2,而充电时,因在LixVO2的脱锂过程中四价钒离子发生歧化反应,而导致VO2(B)层状结构和Li+扩散通道造到破坏,致其结构稳定性差。因此提高VO2(B)的循环稳定性为其主要的研究方向。
Li[1]等人采用水热法制备出直径约为100 纳米的分散良好的VO2(B)纳米球。首次充放电容量比约270 mAh g-1,循环50次后保持率约为80%。
3 V6O13电极材料
V6O13晶体为单斜晶系,是由层间作用较弱的VO6层构成双链腔式结构,如图2所示。VO6八面体通过单双链层间的边的共享,并由其他边共享成八面体的单双层平行薄层,形成面。通过角共享使薄层成层连接,即形成三维结构。