V2O5鋰離子電池正極材料形貌可控制備及其電化學性能研究.pdf

1、電動汽車市場的高速發(fā)展對鋰離子電池的性能提出了更高的要求。釩氧化物具有高的理論容量，但由于其晶體結(jié)構在電池充放電過程中容易改變而阻礙了其在鋰離子電池領域內(nèi)的應用。針對這一問題，人們通過設計和改造材料的結(jié)構來優(yōu)化其電化學性能。其中，V2O5材料的結(jié)構易于通過實驗方法改造，也能進行多電子嵌入反應、比容量高而受到了人們的關注。然而，它的固有電導率以及鋰離子擴散系數(shù)低，導致其容量的可逆性差；另外，嵌鋰V2O5在電池充放電相變過程中，材料結(jié)構容易

2、發(fā)生變化從而削弱其循環(huán)性能。基于此，本論文結(jié)合利用水熱制備法、微波加熱技術和煅燒后處理，對V2O5的結(jié)構和形貌進行控制，進而改進其電化學性能。主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　(1)以V2O5為原材料，利用簡單水熱法合成了V2O5納米顆粒。對所制備的V2O5納米顆粒進行了物相、形貌及電化學性能表征，初步探索了水熱法合成V2O5的基本工藝。結(jié)果表明：合成的V2O5為高純度正交晶系的V2O5，顆粒的直徑大約為300nm。
　　(2

3、)在上述研究基礎上，結(jié)合微波水熱及隨后在空氣中煅燒處理的方法，實現(xiàn)了V2O5多孔中空微球的可控制備。對所制備的V2O5多孔中空微球進行了物相、形貌及電化學性能表征。結(jié)果表明：通過這種方法合成的V2O5多孔中空微球由納米顆粒組成，微球直徑大約為1μm；V2O5多孔中空微球的電化學性能較簡單水熱法合成的V2O5納米顆粒有了很大的提高，在電流密度大小為1 C和8 C時所得到的首次放電比容量分別為131.9和113 mAh g-1，而且，此正極

4、材料也展現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)性能。
　　(3)采用以乙二醇作為溶劑的水熱法及隨后在空氣中煅燒處理的方法，實現(xiàn)了具有核殼結(jié)構的V2O5微米球的可控制備。研究了V2O5的加入劑量以及溶劑熱反應時間對微米球二級結(jié)構的形貌、尺寸大小和電化學性能的影響。結(jié)果表明：具有核殼結(jié)構的V2O5微球，與V2O5多孔中空球相比，其倍率性能更好，并且也擁有良好的循環(huán)性能；V2O5的加入劑量越少，微米球的二級尺寸越大，電化學性能越差；溶劑熱反應時間越短，微米球的