低維鋰釩氧系鋰離子電池正極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、在眾多鋰離子電池正極材料中，鋰釩氧系正極材料因具有高容量、低成本等優(yōu)點備受關注。低維材料具有高比表面積和小尺寸結構，可以有效地改善電極材料的電化學性能，所以在鋰離子電池中受到研究。
　　對于鋰離子電池的性能研究，目前主要是通過裝配成品電池研究宏觀性能，而通過三電極體系來研究電極材料的性能及反應的微觀機制相對較少。將電極材料組成三電極體系，由電化學工作站進行電化學性能測試后，對研究電極進行其他性能測試，相對于成品電池具有操作簡單、測

2、試結果穩(wěn)定的優(yōu)點。
　　本文以V2O5、LiV3O8為研究對象，采用靜電紡絲法和溶膠-凝膠旋涂法制備具有微納米結構的V2O5、LiV3O8正極材料。通過XRD和SEM等測試方法表征V2O5、LiV3O8的結構和形貌；將制備的正極材料組成三電極體系，通過電化學工作站表征其電化學性能；通過電化學應變原子力顯微鏡(ESM)測試初步分析LiV3O8薄膜充放電過程的微觀機制。主要研究內容如下：
　　(1)以V2O5粉末和30％ H2O

3、2為原料，采用靜電紡絲法制備了V2O5/PVP聚合物纖維，干燥后經500℃退火1小時，得到不同直徑的V2O5陶瓷纖維。通過實驗測試對比發(fā)現(xiàn)，濃度為0.21 mol/L的V2O5纖維電化學性能較好。該濃度的V2O5纖維直徑分布在200~400 nm之間；進行計時電位法測試時，充放電比容量高，說明V2O5纖維的結構穩(wěn)定性好。
　　(2)為了提高 V2O5溶液的穩(wěn)定性及溶質溶解度，以 V2O5粉末、LiOH·H2O和30% H2O2為原

4、料制備了 LiV3O8溶液。采用溶膠-凝膠旋涂法制備了LiV3O8/PVP薄膜，研究了不同退火溫度、時間對薄膜形貌、結構和電化學性能的影響。通過對比發(fā)現(xiàn)，400℃℃下退火10小時得到的LiV3O8薄膜電化學性能較好，該薄膜晶粒尺寸為50~200 nm，循環(huán)伏安測試時存在明顯的氧化還原峰。ESM測試結果表明，放電時鋰離子嵌入，ESM信號較弱，平均振幅響應??；充電時鋰離子脫出，ESM信號相對較強，平均振幅響應增大，說明電化學應變響應大小和鋰