溶膠—凝膠法合成正極材料Li3V2(PO4)3-C及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、聚陰離子型Li3V2(PO4)3正極材料，由于其優(yōu)異的電化學(xué)性能而被視為下一代正極材料的理想首選;然而該材料在電子導(dǎo)電性及循環(huán)等方面存在缺陷。論文針對(duì)該材料所存在的問題進(jìn)行了系列研究，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　采用溶膠-凝膠法制備了Li3V2(PO4)3/C樣品及其離子共摻雜樣品Li3V2-2xMxNx(PO4)3/C(其中M、N為Mn4+、Ti4+和Nb5+中任意兩種，x=0.00、0.02、0.04和0.06)，通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2、研究了焙燒溫度、焙燒時(shí)間和nLi/V對(duì)Li3V2(PO4)3/C樣品的晶型結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學(xué)性能的影響，確定了制備Li3V2(PO4)3/C的最優(yōu)條件:焙燒溫度為850℃、焙燒時(shí)間為8h、nLi/V為3.05∶2.00。在0.2 C、0.5 C、1.0 C和3.0 C倍率下，最優(yōu)條件所得樣品Li3V2(PO4)3/C的首次放電比容量分別為120.35 mAh/g、120.01 mAh/g、118.12 mAh/g和115.03 mA

3、h/g，表明該條件下的所得樣品具有良好的倍率性能。
　　研究了共摻雜過程中Mn4+、Ti4+和Nb5+離子組合及其含量對(duì)Li3V2(PO4)3/C的晶型結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。XRD分析表明，Li3V2-2xTixMnx(PO4)3/C、 Li3V2-2xTixNbx(PO4)3/C和Li3V2-2xMnxNbx(PO4)3/C與Li3V2(PO4)3/C樣品具有相同的晶型，可見共摻雜離子Mn4+、Ti4+和Nb5+及其含量不影響

4、Li3V2(PO4)3/C樣品的晶型。充放電結(jié)果表明，在3.0～4.3 V電壓范圍內(nèi)、0.2 C倍率下，Li3V1.96Ti0.02Mn0.02(PO4)3、 Li3V1.92Ti0.04Nb0.04(PO4)3和Li3V1.92Mn0.04Nb0.04(PO4)3的首次放電比容量分別為122.41 mAh/g、124.33 mAh/g和126.53 mAh/g，均高于Li3V2(PO4)3/C樣品的120.35mAh/g，表明適量的離

5、子共摻雜可以提高Li3V2(PO4)3/C樣品的電化學(xué)性能。
　　循環(huán)伏安特性顯示，共摻雜樣品Li3V1.96Ti0.02Mn0.02(PO4)3、Li3V1.92Ti0.04Nb0.04(PO4)3和Li3V1.92Mn0.04Nb0.04(PO4)3脫嵌鋰離子的電位差△V值均小于Li3V2(PO4)3/C樣品，表明適量的離子共摻雜有利于樣品中鋰離子脫嵌。電化學(xué)阻抗結(jié)果表明，Li3V1.96Ti0.02Mn0.02(PO4)3、