鋰離子電池正極材料V6O13的合成與金屬離子摻雜改性研究.pdf

1、釩氧化物V6O13因具有高理論比容量、高能量密度等優(yōu)點(diǎn)，有望應(yīng)用于高比能鋰離子電池中。但其循環(huán)性能不佳，現(xiàn)有的合成工藝也存在著工藝復(fù)雜或產(chǎn)品組成不均勻且顆粒較大等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其研究進(jìn)展緩慢。本文針對(duì)以上問(wèn)題，采用工藝簡(jiǎn)單的合成方法合成了V6O13，并對(duì)其進(jìn)行摻雜改性，為其在鋰離子電池中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
　　本文采用溶劑熱法合成了帶狀的V6O13前驅(qū)體，研究了熱處理溫度對(duì)產(chǎn)物的物化性能和電化學(xué)性能的影響。研究表明，溫度過(guò)低時(shí)產(chǎn)

2、品的結(jié)晶度不高，但溫度過(guò)高會(huì)使部分前驅(qū)體在空氣中氧化，當(dāng)溫度達(dá)到500℃時(shí)，前驅(qū)體被完全氧化為V2O5；當(dāng)溫度為350℃時(shí)，產(chǎn)品為0.6-2μm長(zhǎng)、0.3-0.5μm寬的棒狀顆粒，其電化學(xué)性能最好，0.1C倍率下，電壓范圍為1.5-4.0V時(shí)，其首次放電容量為323.5 mAhg-1，充放電循環(huán)50次后其容量保持率達(dá)82.5％。采用水熱法合成了片狀的V6O13前驅(qū)體，研究了熱處理溫度對(duì)產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果與溶劑熱法

3、合成的產(chǎn)品相似：溫度過(guò)低的產(chǎn)物結(jié)晶度不高，而溫度過(guò)高會(huì)使部分前驅(qū)體在空氣中氧化，產(chǎn)品的顆粒變大，最終使得產(chǎn)品的電化學(xué)性能不佳；產(chǎn)品的最佳熱處理溫度為400℃，但其電化學(xué)性能較溶劑熱法合成的產(chǎn)品差；0.1C倍率下，電壓范圍為1.5-3.5V時(shí)，最佳產(chǎn)品的首次放電比容量為307.5 mAh g-1，循環(huán)50次后其容量保持率為73%。選擇了Cr、Ag、Cu、Mn四種金屬離子對(duì)V6O13的摻雜改性進(jìn)行了研究。比較分析了不同摻雜濃度下，改性產(chǎn)物的