LiV-,3-O-,8-正極材料的制備及其改性的研究.pdf

1、鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作電壓高、安全無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，引起了廣大電池工作者的研究興趣。鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液三大材料組成。與負(fù)極材料的發(fā)展相比，正極材料的發(fā)展相對(duì)緩慢。目前研究較多的正極材料是鋰鉆氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰釩氧化物等。 鋰釩氧化物中的釩酸鋰(LiV3O8)以其優(yōu)良的電化學(xué)性能，如高的比容量、好的循環(huán)性能、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)而成為鋰離子電池正極材料發(fā)展的又一熱點(diǎn)，它是一種非常有發(fā)展

2、前途的鋰離子電池的正極材料。但其電化學(xué)性能受合成工藝的影響很大。為此，本文采用固相配位合成法合成了晶態(tài)和低晶態(tài)LiV3O8，并對(duì)其進(jìn)行了摻雜性能的研究，以期能有效的提高該材料的電化學(xué)性能。本論文主要工作包括以下四個(gè)方面： 第一部分主要概括了鋰離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀及其工作原理，系統(tǒng)地綜述了鋰離子電池正極材料、負(fù)極材料、電解液等方面的內(nèi)容，重點(diǎn)介紹了正極材料的發(fā)展現(xiàn)狀。從而引出本文所研究對(duì)象釩酸鋰正極材料和固相配位方法，并對(duì)釩酸鋰電極

3、材料的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)存制備方法以及固相配位方法作了簡(jiǎn)要介紹。 第二部分采用固相配位方法制備出了釩酸鋰正極材料，并對(duì)其進(jìn)行了TG-DTA、XRD、TEM和電化學(xué)測(cè)試。在TG-DTA曲線上，根據(jù)80～150℃、250～360℃、370～450℃、550～650℃時(shí)的吸熱峰分析，分別采用350℃、450℃、550℃、650℃四個(gè)溫度燒結(jié)18h、24h、30h，得出最佳反應(yīng)條件為550℃、24小時(shí)；固相配位法550℃燒結(jié)樣品TEM測(cè)試顯示該樣

4、品主要呈現(xiàn)為塊狀形貌，粒徑大小相對(duì)較為均一。電化學(xué)測(cè)試顯示，該方法制備產(chǎn)物的首次放電比容量達(dá)到了180mAh/g，不但電化學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)高溫方法制備產(chǎn)物，而且使合成溫度由680℃下降到550℃。由TG-DTA曲線，采用Coats-Redfern積分法和Anderson-Freeman微分法計(jì)算得出了合成釩酸鋰電池材料的機(jī)理及其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式。 第三部分在原有固相配位法基礎(chǔ)之上對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，制備出了低晶態(tài)釩酸鋰電極材料，并對(duì)其進(jìn)

5、行了XRD、TEM和電化學(xué)測(cè)試。結(jié)果顯示：該產(chǎn)物X衍射峰較高溫產(chǎn)物明顯降低，顯示了低晶特征；該產(chǎn)物主要呈塊狀和短條狀，其粒度從200nm到幾十微米不等，其首次放電容量達(dá)到了202mAh/g，具有較優(yōu)的電化學(xué)性能。 第四部分在原有固相配位制備晶態(tài)釩酸鋰的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行了摻雜二氧化鈦的研究，并對(duì)其進(jìn)行了XRD和電化學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果顯示：該摻雜釩酸鋰產(chǎn)物主相為L(zhǎng)iV3O8，只是峰位有所偏移，這可能是摻雜的鈦使其晶面間距變化所致。同時(shí)