鋰離子電池正極材料LiV-,3-O-,8-的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池具有高的能量密度和放電電壓、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、對(duì)環(huán)境友好等一系列優(yōu)點(diǎn),因此成為一種廣受關(guān)注、極具發(fā)展前途的電池。相對(duì)于已經(jīng)商業(yè)化的鋰離子電池正極材料LiCoO2,鋰釩氧化物L(fēng)iV3O8正極材料以其高容量、低成本、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),成為新一代高能、綠色的備選鋰離子電池正極材料。
　　 本文從理論分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的角度對(duì)鋰釩氧化合物L(fēng)iV3O8的不同制備條件、形成機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究,并初步測(cè)試其電化學(xué)

2、性能,研究了不同制備方法對(duì)LiV3O8形貌和電化學(xué)性能的影響。主要內(nèi)容包括:
　　 (1)采用低溫固相燒結(jié)法合成了棒狀形貌LiV3O8,利用XRD、SEM、TEM、等手段對(duì)材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和表面形貌的表征,考察了不同熱處理溫度對(duì)產(chǎn)物純度、形貌和結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在300℃的條件下燒結(jié)2 h能得到分散性較好、尺寸均一的LiV3O8微米棒。低溫固相法制得的LiV3O8材料在大電流密度充放電條件下有著良好的循環(huán)性能,在循環(huán)50周

3、后依然保持將近90％的可逆容量。該方法相對(duì)于傳統(tǒng)的高溫?zé)Y(jié)法,工藝簡(jiǎn)單,反應(yīng)條件溫和,易于控制反應(yīng)物的量,所得產(chǎn)物均一性良好,有利于改善其電化學(xué)性能。
　　 (2)采用以酒石酸為絡(luò)合劑的sol-gel法合成出具有多孔狀納米結(jié)構(gòu)的LiV3O8,考察了不同溫度、絡(luò)合劑的量等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)其顆粒尺寸、孔徑大小等參數(shù)的影響,以及形貌對(duì)其電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明,在300℃的條件下,金屬釩離子與酒石酸摩爾比為1:3的條件下,能得到均一的、孔

4、徑大小約為100nm的多孔狀LiV3O8。TEM電鏡表征結(jié)果顯示:所制得多孔狀LiV3O8是由規(guī)則的、多層的球形納米顆粒堆積而成,納米顆粒的直徑約為50 nm左右。并且,較之塊狀的LiV3O8,多孔結(jié)構(gòu)的LiV3O8有著更大的比表面積。電化學(xué)性能測(cè)試表明:在40 mA·g-1的電流密度下充放電,其表現(xiàn)出最好的循環(huán)性能及最高的比容量301 mAh·g-1,在150 mA·g-1的大電流密度條件下充放電也表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能。同時(shí),電化學(xué)