鋰離子電池正極材料釩取代硅酸鐵鋰的研究.pdf

1、聚陰離子型材料如硅酸鐵鋰具有原料豐富、熱穩(wěn)定性和安全性能好、理論放電容量高等優(yōu)點，是理想的動力電池正極材料。雖然這類材料有可能獲得脫/嵌超過一個鋰的電容量，但存在第二個鋰離子脫/嵌電壓過高和材料變形較大的問題。理論上預(yù)測釩取代硅酸鐵鋰有望克服這些問題，因此，有必要通過探索釩取代硅酸鐵鋰正極材料的合成方法，從而制備高性能的釩取代硅酸鐵鋰正極材料。
　　本論文采用溶膠-凝膠法制備前驅(qū)體，再通過固相燒結(jié)法制備不同釩取代量的碳包覆硅酸鐵鋰

2、正極材料。通過選用不同的釩源，合成了一系列不同釩取代硅酸鐵鋰復(fù)合材料，系統(tǒng)地研究了釩取代量對硅酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)、組成和性能的影響，并進一步探索了制備高性能釩取代硅酸鐵鋰正極材料的可行性。
　　結(jié)果表明，無論是直接采用偏釩酸銨（高價釩），還是采用經(jīng)碳熱還原法處理得到的三氧化二釩（低價釩）制備的不同釩取代硅酸鐵鋰正極材料，主要保留了硅酸鐵鋰的P21/n結(jié)構(gòu)，但存在偏硅酸鋰和金屬氧化物等雜質(zhì)。隨著理論釩取代量的增加，雜質(zhì)量呈線性增長，高價釩

3、取代硅酸鐵鋰的顆粒增大，而低價釩取代硅酸鐵鋰的顆粒則減小。此外，釩的引入提高了包覆碳的石墨化程度。在室溫和電流密度為10mA/g條件下，理論釩取代量為5％的硅酸鐵鋰最大放電比容量分別為130.8mAh/g（高價釩）和130.7mAh/g(低價釩)，相對于未取代的硅酸鐵鋰最大放電比容量為161mAh/g，雖然沒有顯著提高容量，但容量衰減有所減小。經(jīng)41次充放電循環(huán)后，理論釩取代量為5％的硅酸鐵鋰放電比容量幾乎沒有衰減，顯示出良好的循環(huán)性能