鋰離子電池正極材料Li-,3-V-,2-（PO-,4-）-,3-的合成、性能與熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、采用碳熱還原法(CTR)合成了Li3V2(PO4)3，系統(tǒng)地研究了合成條件對Li3V2(PO4)3物理性能和電化學(xué)性能的影響，并對Li3V2(PO4)3的合成條件進行了優(yōu)化。結(jié)果表明燒結(jié)溫度和時間對Li3V2(PO4)3的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學(xué)性能均有較大影響。 分別用三種不同碳源在不同工藝下合成了Li3V2(PO4)3。其中以導(dǎo)電碳黑Super-P為碳源，750℃反應(yīng)12h合成的Li3V2(PO4)3樣品一次顆粒較小且電化

2、學(xué)性能較好，在0.2C充/放電下，其首次放電容量為122mAh.g-1，循環(huán)20次后其比容量達118.4 mAh.g-1。交流阻抗研究發(fā)現(xiàn)，在此條件下合成的Li3V2(PO4)3電化學(xué)阻抗相對最小。對樣品進行循環(huán)伏安研究，發(fā)現(xiàn)Li3V2(PO4)3的循環(huán)伏安曲線上出現(xiàn)三對與充放電平臺相對應(yīng)的氧化還原峰。采用乙炔黑和蔗糖作為碳源的改性效果相對較差。 采用熱重法和差示掃描量熱法(TG、DSC)研究在不同電化學(xué)脫鋰狀態(tài)下正極材料Li3

3、-xV2(PO4)3的熱穩(wěn)定性。研究表明，電池在未充電和電化學(xué)脫鋰狀態(tài)下，隨著Li3-xV2(PO4)3材料中鋰離子脫出量的增加，材料的失重平臺逐漸增多，同時，可以看出第一步失重溫度由x=0.5時的400℃左右降低到x=3時的20～148℃，第一個失重的失重率由6.3％增大到12.1％。由此表明，隨著鋰離子脫出量的增加，材料的熱穩(wěn)定性能變得越來越差。 采用Fe3+、Al3+、Cr3+對Li3V2(PO4)3材料進行摻雜。分析Fe

4、3+、Al3+、Cr3+摻雜對Li3V2(PO4)3晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，各樣品均為單一結(jié)構(gòu)的Li3V2(PO4)3，說明摻雜Fe3+、Al3+、Cr3+沒有改變Li3V2(PO4)3的單斜晶體結(jié)構(gòu)，并且適量的摻雜使材料的循環(huán)性能得到改善。對摻雜型Li3-xV2-yMy(PO4)3(x=2,y=0.1)進行熱穩(wěn)定性探討，研究表明，Li1V1.9Fe0.1(PO4)3和Li1V1.9Al0.1(PO4)3的第一步失重溫度由