鈉離子電池正極材料NaVPO-,4-F及其摻雜化合物的電化學(xué)性能研究.pdf

1、在近年發(fā)展起來(lái)的可充電電池中，鋰離子電池由于其優(yōu)良的性能而在電子工業(yè)和電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用，如果能開(kāi)發(fā)出具有更好電化學(xué)性能的鈉離子電池，相對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō)，它將具有更多的優(yōu)勢(shì)，如它能明顯地降低原材料的成本和能采用分解電壓更低的電解液。因此，鈉離子電池將是一種有前景的新型電池。
　　 本論文報(bào)道了用兩段高溫固相法制備NaVPO4F作為鈉離子電池正極材料，并用傅立葉紅外光譜（FT-IR），原子吸收（AAS），熱重分析（TG/D

2、TG），X-射線衍射（XRD），掃描電鏡（SEM），恒流充放電，循環(huán)伏安，交流阻抗等對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了測(cè)試和表征。結(jié)果表明：600℃左右反應(yīng)可以獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、結(jié)晶性好的NaVPO4F，其晶型為簡(jiǎn)單單斜晶型。SEM測(cè)試表明NaVPO4F的粒徑分布均勻，其大小在微米級(jí)，材料首次放電容量為86.3 mAh/g。循環(huán)伏安曲線中有兩對(duì)氧化還原峰，和充放電曲線上出現(xiàn)的兩個(gè)充放電平臺(tái)一致。
　　 本論文在高溫固相法合成NaVPO4F的同時(shí)，

3、摻雜Fe元素得到了NaV1-xFe xPO4F (x=0-0.1)。紅外光譜測(cè)試表明摻雜后的材料的振動(dòng)吸收峰增強(qiáng)，F(xiàn)e摻入越多，峰越往高波數(shù)方向移動(dòng)，說(shuō)明摻雜Fe可增強(qiáng)V-O鍵強(qiáng)度，摻雜Fe使材料的晶胞發(fā)生收縮，因此由于摻雜Fe元素，材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加，循環(huán)性能更好。XRD測(cè)試證實(shí)了摻雜少量的Fe元素不影響材料的晶體結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e成功地取代了V的位置得到了單相固溶體，摻雜Fe的量越多，吸收峰越銳利，峰強(qiáng)度越大，說(shuō)明材料的結(jié)晶性能越好，電化學(xué)

4、循環(huán)過(guò)程中材料的循環(huán)穩(wěn)定性亦越好。摻Fe后的材料電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性得到較好的改善，其中NaV0.96Fe0.04PO4F和NaV0.94Fe0.06PO4F的首次放電容量分別為81.6 mAh/g和74.5mAh/g，20次循環(huán)后的放電容量分別為66.7 mAh/g和68.4 mAh/g，而NaVPO4F的首次放電容量為86.3 mAh/g，20次循環(huán)后的放電容量為62.9 mAh/g。
　　 本論文還通過(guò)高溫固相法合成摻雜Al元

5、素的NaV1-xAl xPO4F (x=0，0.02)。紅外光譜研究表明摻雜后的材料的振動(dòng)吸收峰增強(qiáng)，摻雜Al后使材料的晶胞發(fā)生收縮，材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加，有利于循環(huán)穩(wěn)定性的提高。XRD測(cè)試表明NaV0.98Al0.02PO4F與NaVPO4F具有相同的晶型，都為簡(jiǎn)單單斜晶型。SEM測(cè)試表明NaV0.98Al0.02PO4F的粒徑分布更加均勻，均勻的結(jié)晶有利于材料電化學(xué)性能的改善。電化學(xué)性能測(cè)試表明：摻入Al后的材料電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性得到