鋰離子電池正極材料釩酸鋰的合成及其改性研究.pdf

1、層狀Li1+xV3O8具有比容量高、工作電壓適中、易制備、在空氣中穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為近30年來(lái)最具發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料之一。但由于其在充放電過(guò)程中存在著結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定及鋰離子擴(kuò)散速率低等缺點(diǎn)，導(dǎo)致Li1+xV3O8的循環(huán)性能較差，不利于Li1+xV3O8的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用。本論文針對(duì)上述缺點(diǎn)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行摻雜和表面包覆的改性處理，改善Li1+xV3O8的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及提高其鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)而提高Li1+xV3O8的電化學(xué)性

2、能。通過(guò)X-射線(xiàn)衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、電子衍射光譜(EDS)、循環(huán)伏安(CV)、恒電流間隙滴定(GITT)、電化學(xué)阻抗(EIS)以及恒電流充放電測(cè)試，研究鋰離子含量、Na+摻雜以及LaF3表面包覆對(duì)材料物理性能及電化學(xué)性能的影響，并優(yōu)化制備條件，制備具有優(yōu)良電化學(xué)性能的Li1+xV3O8鋰離子電池正極材料。
　　以偏釩酸銨、乙酸鋰和檸檬酸為原料，通過(guò)溶膠凝膠法制備Li1+xV3O8(x=0，0.1，0.2，0.3)正

3、極材料，研究Li+的含量對(duì)材料電化學(xué)性能的影響，結(jié)果顯示：Li1.2V3O8具有最好的電化學(xué)性能。在2.0-4.0V電壓范圍，Li1.2V3O8在0.1C和2C充放電倍率下的首次放電容量分別為305和173mAhg-1，50次循環(huán)后其相對(duì)應(yīng)的容量分別為266和113.2mAhg-1，所對(duì)應(yīng)的容量保持率分別為87％和65.4%。而在相同條件下LiV3O8在0.1C，2C倍率下的首次放電容量分別為268和133.6mAhg-1，50次循環(huán)后

4、其容量分別為214和66.2mAhg-1，其容量保持率僅為80%和49.6%。采用GITT法測(cè)定Li1.2V3O8及LiV3O8的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，結(jié)果表明Li1.2V3O8的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)大于LiV3O8，進(jìn)一步闡明擴(kuò)散系數(shù)的增大，有利于改善LiV3O8的電化學(xué)性能。
　　以NH4F、La(NO3)3及上述方法合成的Li1.2V3O8為原料，通過(guò)共沉淀法對(duì)Li1.2V3O8進(jìn)行LaF3表面包覆處理，研究LaF3包覆量對(duì)Li1.2V

5、3O8電化學(xué)性能的影響，結(jié)果表明包覆樣品的電化學(xué)性能均優(yōu)于Li1.2V3O8，LaF3的最佳包覆量為3wt.%，該包覆樣品在2.0-4.0V電壓范圍及0.1C和2C條件下，其首次放電容量分別為298和169.8mAhg-1，50次循環(huán)后，其容量保持率分別高達(dá)93%和81%。
　　以偏釩酸銨、醋酸鋰、硝酸鈉和檸檬酸為原料，通過(guò)溶膠凝膠法制備摻雜Na+的Li1.2-xNaxV3O8正極材料，研究Na+的摻雜對(duì)材料電化學(xué)性能的影響，結(jié)果