LiV3O8、V2O5鋰離子電池正極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、近年來，全球變暖、霧霾等惡劣的環(huán)境變化已經(jīng)使人們強烈的意識到環(huán)境危機的嚴重性和清潔能源的必要性。因此，在眾多清潔能源（太陽能、風能等）中，鋰離子電池憑借其穩(wěn)定的電化學性能、安全性、輕質及靈活設計性，已經(jīng)被廣泛的應用于便攜式電子設備、電動車及大型電網(wǎng)等儲能系統(tǒng)中。
　　作為鋰離子電池正極材料，釩系（如LiV3O8、V2O5、NH4V3O8等）材料憑借其典型的層狀結構，不僅可以應用于鋰離子電池，也能夠應用于超級電容器、催化等領域，具有

2、廣泛的應用前景。由于電極材料的制備工藝會影響其結構、尺寸及形貌，進而影響其電化學性能。因此，本論文通過調控不同工藝因素制備形貌可控的LiV3O8及V2O5，通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)探究其物相、尺寸及形貌的關系;通過恒流充放電、循環(huán)伏安曲線(CV)及阻抗測試(EIS)探究其電化學性能。
　　(1)采用溶膠-凝膠法制備LiV3O8，探究不同熱處理溫度、熱處理時間、不同的模板劑對產(chǎn)物物相、形貌及電化學性能的影響。發(fā)現(xiàn)

3、提高熱處理溫度產(chǎn)物的結晶性增強、尺寸增加，產(chǎn)物由分散的顆粒狀生長為板狀;延長熱處理時間產(chǎn)物的尺寸增加，并逐漸出現(xiàn)團聚現(xiàn)象。當以草酸為絡合劑，鋰釩物質的量之比為1.2∶3.0時，經(jīng)過400℃熱處理2h，制備出厚度約為100nm片狀結構的LiV3O8。在30 mAg-1電流密度下，可逆放電比容量為237.5mAhg-1，50次循環(huán)后容量為162.9 mAh g-1。
　　(2)采用油浴法制備V2O5，以去離子水為溶劑，NH4VO3為反

4、應原料。通過調節(jié)反應溶液pH實現(xiàn)對產(chǎn)物形貌的控制，分別制備出三維花球狀、花球和片狀自組裝花瓣狀的混合相及微米片狀的V2O5。其中，調節(jié)反應溶液pH為3.0，90℃油浴反應2h后，經(jīng)450℃熱處理2h制備的微米片狀V2O5。在1C條件下，可逆放電比容量為162.4mAhg-1，經(jīng)50次循環(huán)后放電比容量可達159.2mAhg-1，容量保持率為98.0％。
　　(3)為進一步提高V2O5的放電比容量和倍率性能。采用有機醇輔助油浴法，制備

5、納米棒自組裝海膽微球結構的V2O5;并通過研究前驅體的物相、形貌，推測海膽結構的形成機理。實驗表明:通過控制反應溶液的濃度，有機醇的種類及熱處理工藝，能夠調控海膽球的尺寸、疏密程度及自組裝納米棒的直徑。其中，以去離子水為溶劑，加入等體積的乙二醇，調節(jié)反應溶液的pH至2.0，經(jīng)350℃熱處理2h制備出結構疏松的海膽狀V2O5。在1C條件下，可逆容量為231.6 mAh g-1，50次循環(huán)后容量保持率約94.4％(218.6mAhg-1)。