低維鋰釩氧系鋰離子電池正極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、在眾多鋰離子電池正極材料中，鋰釩氧系正極材料因具有高容量、低成本等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。低維材料具有高比表面積和小尺寸結(jié)構(gòu)，可以有效地改善電極材料的電化學(xué)性能，所以在鋰離子電池中受到研究。
　　對于鋰離子電池的性能研究，目前主要是通過裝配成品電池研究宏觀性能，而通過三電極體系來研究電極材料的性能及反應(yīng)的微觀機(jī)制相對較少。將電極材料組成三電極體系，由電化學(xué)工作站進(jìn)行電化學(xué)性能測試后，對研究電極進(jìn)行其他性能測試，相對于成品電池具有操作簡單、測

2、試結(jié)果穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
　　本文以V2O5、LiV3O8為研究對象，采用靜電紡絲法和溶膠-凝膠旋涂法制備具有微納米結(jié)構(gòu)的V2O5、LiV3O8正極材料。通過XRD和SEM等測試方法表征V2O5、LiV3O8的結(jié)構(gòu)和形貌；將制備的正極材料組成三電極體系，通過電化學(xué)工作站表征其電化學(xué)性能；通過電化學(xué)應(yīng)變原子力顯微鏡(ESM)測試初步分析LiV3O8薄膜充放電過程的微觀機(jī)制。主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)以V2O5粉末和30％ H2O

3、2為原料，采用靜電紡絲法制備了V2O5/PVP聚合物纖維，干燥后經(jīng)500℃退火1小時，得到不同直徑的V2O5陶瓷纖維。通過實(shí)驗測試對比發(fā)現(xiàn)，濃度為0.21 mol/L的V2O5纖維電化學(xué)性能較好。該濃度的V2O5纖維直徑分布在200~400 nm之間；進(jìn)行計時電位法測試時，充放電比容量高，說明V2O5纖維的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。
　　(2)為了提高 V2O5溶液的穩(wěn)定性及溶質(zhì)溶解度，以 V2O5粉末、LiOH·H2O和30% H2O2為原

4、料制備了 LiV3O8溶液。采用溶膠-凝膠旋涂法制備了LiV3O8/PVP薄膜，研究了不同退火溫度、時間對薄膜形貌、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。通過對比發(fā)現(xiàn)，400℃℃下退火10小時得到的LiV3O8薄膜電化學(xué)性能較好，該薄膜晶粒尺寸為50~200 nm，循環(huán)伏安測試時存在明顯的氧化還原峰。ESM測試結(jié)果表明，放電時鋰離子嵌入，ESM信號較弱，平均振幅響應(yīng)?。怀潆姇r鋰離子脫出，ESM信號相對較強(qiáng)，平均振幅響應(yīng)增大，說明電化學(xué)應(yīng)變響應(yīng)大小和鋰