V2O5鋰離子電池正極材料形貌可控制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、電動(dòng)汽車市場(chǎng)的高速發(fā)展對(duì)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(gòu)在電池充放電過(guò)程中容易改變而阻礙了其在鋰離子電池領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。針對(duì)這一問題，人們通過(guò)設(shè)計(jì)和改造材料的結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化其電化學(xué)性能。其中，V2O5材料的結(jié)構(gòu)易于通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法改造，也能進(jìn)行多電子嵌入反應(yīng)、比容量高而受到了人們的關(guān)注。然而，它的固有電導(dǎo)率以及鋰離子擴(kuò)散系數(shù)低，導(dǎo)致其容量的可逆性差；另外，嵌鋰V2O5在電池充放電相變過(guò)程中，材料結(jié)構(gòu)容易

2、發(fā)生變化從而削弱其循環(huán)性能?；诖?，本論文結(jié)合利用水熱制備法、微波加熱技術(shù)和煅燒后處理，對(duì)V2O5的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行控制，進(jìn)而改進(jìn)其電化學(xué)性能。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　(1)以V2O5為原材料，利用簡(jiǎn)單水熱法合成了V2O5納米顆粒。對(duì)所制備的V2O5納米顆粒進(jìn)行了物相、形貌及電化學(xué)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(chǔ)上，結(jié)合微波水熱及隨后在空氣中煅燒處理的方法，實(shí)現(xiàn)了V2O5多孔中空微球的可控制備。對(duì)所制備的V2O5多孔中空微球進(jìn)行了物相、形貌及電化學(xué)性能表征。結(jié)果表明：通過(guò)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(xué)性能較簡(jiǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)了具有核殼結(jié)構(gòu)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(yīng)時(shí)間對(duì)微米球二級(jí)結(jié)構(gòu)的形貌、尺寸大小和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：具有核殼結(jié)構(gòu)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(jí)尺寸越大，電化學(xué)性能越差；溶劑熱反應(yīng)時(shí)間越短，微米球的