球磨輔助溶膠凝膠法合成正極材料Li3V2(PO4)3-C及改性研究.pdf

1、本文采用球磨輔助溶膠凝膠法合成了正極材料Li3V2(PO4)3/C，并且通過(guò)Li3(VyLix)2(PO4)3/C、顆粒表面ZnO包覆、形貌改性及聚陰離子取代對(duì)其進(jìn)行改性研究;此外，考察了不同含碳量對(duì)樣品中的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)的影響。采用了XRD、SEM、TEM、TEM-EDS、CV、EIS和恒流充放電技術(shù)研究了合成路徑和改性方法對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)、微觀(guān)形貌、充放電性能及鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)的影響。
　　 Li3V2(PO4)3/C合成工藝的

2、研究結(jié)果表明:煅燒溫度、時(shí)間、含碳量及草酸量對(duì)樣品的形貌和電化學(xué)性能均有影響。其中，煅燒溫度為800℃、時(shí)間為10h、含碳量為10％和草酸用量比為1∶6時(shí)具有最佳的電化學(xué)性能。倍率為1C時(shí)，首次放電容量為121.2 mAh·g-1，50次放電容量為120.9mAh· g-1，容量保持率為99.75％。
　　 Li3V2(PO4)3/C的改性研究表明:Li3(VyLix)2(PO4)3/C、顆粒表面ZnO包覆及形貌改性均能改善Li

3、3V2(PO4)3/C的電化學(xué)性能。①當(dāng)x=0.06時(shí)，Li3(VyLix)2(PO4)3/C具有最佳的電化學(xué)性能，首次放電容量較x=0時(shí)提高了5.0 mAh·g-1;容量保持率較x=0時(shí)提高了2.3％。②當(dāng)ZnO的包覆量為5％，Li3V2(PO4)3/C在電壓范圍為3.0～4.8 V，倍率為1C時(shí)，容量保持率較未包覆的提高了12.6％。③優(yōu)化了溶膠凝膠-球磨合成路徑，獲得了超細(xì)且粒徑大小分布窄，表面包覆大約10 nm厚的均勻無(wú)定形碳包

4、覆層的樣品。5C和10C的放電容量分別高達(dá)122.6和113.8 mAh·g-1。倍率為1C的50次循環(huán)容量保持率為100％。
　　 Li3V2(PO4)3/C的鋰離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)研究表明:含碳量對(duì)鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)有影響，其中含碳量為7.5％具有最大的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)。在固相中，CV曲線(xiàn)中三個(gè)氧化峰對(duì)應(yīng)的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)分別為1.025×10-7，3.046×10-7和0.701×10-7 cm2·S-1，第一個(gè)和第三個(gè)還原峰對(duì)應(yīng)的擴(kuò)