鋰離子電池LiFePO4-V2O5-石墨烯正極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染的加劇及化石能源的消耗，開發(fā)新的清潔能源以及能源的轉化存儲設備已經(jīng)刻不容緩。而在所有這些能源存儲設備中，鋰離子電池因其綠色高效備受關注，已成功實現(xiàn)商業(yè)化。其中，其中LiFePO4電極由于其突出的安全性能和低廉的價格，具有廣闊的應用前景。然而隨著電動汽車、便攜式電子設備的發(fā)展，LiFePO4電極存在的比容量低、動力學性能欠佳等問題成為限制其發(fā)展的主要因素，循環(huán)壽命和倍率性能等，需要大幅度提高?；诖?，本文從降低材料的尺寸出發(fā)制

2、備了LiFePO4納米粒子，縮短其離子擴散路徑；并通過與高電導率的石墨烯、高比容量的V2O5的自組裝實現(xiàn)三元異質納米結構的雜化，提高其電導率與比容量。
　　在LiFePO4納米粒子的制備過程中，通過對實驗關鍵參數(shù)的系統(tǒng)研究，得出在三種原料摩爾比Fe：PO4：Li=1:1:2.5、反應溫度為200℃且反應時間為10h時合成樣品的形貌更加均一且分散性好。對該實驗條件下合成的樣品進行CV、EIS和充放電等電化學性能研究，得出在電流密度為

3、0.05C和0.1C時循環(huán)100圈后的放電比容量分別可以達到74.8mAh·g-1和30.2mAh·g-1，且在倍率性能測試中在10C電流密度下循環(huán)16次后的放電比容量為30.2mAh·g-1。
　　在LiFePO4納米粒子與片狀石墨烯的自組裝過程中，得到最佳組裝效果的實驗條件是二者在140W的功率下超聲8h，質量比為9:1。通過SEM、TEM和EDS等測試手段對其結構進行表征，對比該樣品與純LiFePO4納米粒子的電化學性能，發(fā)

4、現(xiàn)前者的倍率和循環(huán)性能有了較大的改進。在電流密度為0.05C和0.1C時循環(huán)100圈后的放電比容量可以達到129.6mAh·g-1和125.8mAh·g-1，在電流密度為2C和5C時循環(huán)100圈后的放電比容量仍可以達到119.9mAh·g-1和97.8mAh·g-1，表明組裝后的樣品在大電流下能表現(xiàn)出穩(wěn)定的電化學性能。此外，在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C、10C電流密度下各循環(huán)16圈，在10C循環(huán)后的放電比容量可以達到

5、82.2mAh·g-1。
　　最后，是LiFePO4納米粒子、V2O5納米線及片狀石墨烯三者的自組裝過程。同樣可得出三者是在140W的功率下超聲8h得到的產(chǎn)品組裝效果更佳，在該實驗條件下，做了三組不同質量比的實驗，通過形貌和電化學性能的對比，可以得出質量比為6:3:1時樣品的性能最優(yōu)。在電流密度為2C和5C時循環(huán)100圈后的放電比容量分別是139.9mAh·g-1和133.3mAh·g-1，且在0.1C、0.2C、0.5C、1C、