鋰離子電池正極材料V-,6-O-,13-的合成與摻雜改性研究.pdf

1、具有雙腔鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的V6O13因其高容量、低成本、無(wú)污染等特性，成為最具開(kāi)發(fā)和應(yīng)用潛力的新一代鋰離子電池正極材料。然而，V6O13正極材料由于本身固有結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其電子電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散速率極低；另外，由于物相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的V6O13難于制備。這些問(wèn)題的存在嚴(yán)重影響了該材料的實(shí)用化進(jìn)程。 本文采用固相法制備了V6O13正極材料，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了有益探索。通過(guò)DSC—TG、XRD、SEM、EDS等手段對(duì)制備的正極材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形貌表征和物理定

2、性分析研究，并結(jié)合恒流充放電、電化學(xué)阻抗等測(cè)試手段分析了V6O13正極材料的電化學(xué)行為。 通過(guò)對(duì)合成原料NH4VO3進(jìn)行DSC—TG熱分析，研究了NH4VO3在熱分解過(guò)程中反應(yīng)變化過(guò)程。研究表明，NH4VO3在180℃加熱分解生成六聚釩酸銨((NH4)2V6O16)，在300℃時(shí)分解為釩酸氧釩銨((NH4)2·O·2V2O4·5V2O5)，在450℃生成V6O13，180℃和300℃兩個(gè)溫度段反應(yīng)緩慢。 本實(shí)驗(yàn)以NH4V

3、O3為原料，利用固相法成功合成了物相穩(wěn)定的V6O13。研究了焙燒溫度、焙燒時(shí)間，升溫速率，Ar氣流量和NH4VO3的質(zhì)量對(duì)合成正極材料的影響。研究結(jié)果表明：制備V6O13的最佳工藝條件為，取原料偏釩酸氨(NH4VO3)5g，在Ar氣流量為85mL/min，升溫速率為5℃/min，180℃保溫1h，300℃保溫1h，450℃保溫30min。 在確定固相法最佳工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，摻雜少量AgVO3、CuO、La2O3和CeO2進(jìn)行改性

4、，以提高正極材料的充放電性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。結(jié)果表明：摻雜后樣品的XRD分析圖譜均與V6O13標(biāo)準(zhǔn)譜(JCPDF00-019-1399)保持一致，并且摻雜前后(110)、(601)和(-621)面d值均有不同程度的增大，說(shuō)明雜質(zhì)進(jìn)入V6O13的層間，形成了有效摻雜。通過(guò)對(duì)這四種摻雜效果對(duì)比可知，正極材料Ag0.01V6O13摻雜效果最佳，未摻雜V6O13的比容量為309mAh/g，Ag0.01V6O13的比容量為323mAh/g，達(dá)到理論