正極材料LiV308的制備與其電化學(xué)性能研究.pdf

1、層狀的LiV3O8作為可充鋰離子電池的正極材料,引起人們的很大興趣,其因?yàn)闅w結(jié)為以下幾點(diǎn)：①大的放電比容量；②好的倍率充放電性能；③較好的循環(huán)穩(wěn)定性；④低廉的原材料等。但是其制備方法對(duì)于材料的電化學(xué)性能影響巨大。本文主要研究了LiV3O8正極材料的制備以及改進(jìn)方法，同時(shí)對(duì)所得正極材料的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了探究。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 ⑴通過(guò)乳液法制備TLiV3O8正極材料。研究了不同溫度燒結(jié)所得產(chǎn)物的電化學(xué)性能,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在500℃

2、下燒結(jié)所得產(chǎn)物擁有最高的首次放電容量(305 mAh/g,0.2C.1.8-4.0 V),并且其在100周內(nèi)仍能維持在較高的比容量(250.2 mAh/g)。該材料的電化學(xué)性能比其他溫度燒結(jié)所得材料以及沒(méi)有經(jīng)過(guò)乳液處理的材料的性能優(yōu)良許多。
　　 ⑵通過(guò)簡(jiǎn)單的熱處理方法得到了LiV3O8納米棒,直徑在150 nm左右。我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)簡(jiǎn)單的控制實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件,如熱處理時(shí)間或燒結(jié)溫度,就可以使得納米棒變?yōu)槲⒚装?甚至微米粒。電化學(xué)測(cè)試的

3、結(jié)果表明400℃燒結(jié)所得納米棒具有最好的充放電性能以及良好的大倍率放電性能。
　　 ⑶以不同分子量的PEG(聚乙二醇)為模板制備了一系列LiV3O8正極材料,同時(shí)系統(tǒng)地研究了PEG對(duì)LiV3O8正極材料的結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能所產(chǎn)生的影響。掃描電鏡的結(jié)果表明不同分子量的PEG分解對(duì)該正極材料的粒徑、表面結(jié)構(gòu)均有不同的影響,特別是在電化學(xué)性能方面影響更為突出,以分子量為10000的PEG為模板制備的LiV3O8,擁有282.1 mAh

4、/g的高容量,并且在50周期內(nèi)仍維持在222.2 mAh/g。
　　 ⑷以V2O5濕凝膠,LiOH·H2O,AgNO3為原料,過(guò)溶膠凝膠法,低溫?zé)Y(jié),合成了Ag摻雜的LiV3O8正極材料。采用XRD(粉末X射線衍射儀)對(duì)該材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。并且以該材料為正極材料組裝成了模擬鋰離子電池,對(duì)電池的一系列電化學(xué)測(cè)試(充放電循環(huán)、循環(huán)伏安、以及交流阻抗測(cè)試)表明,Ag0.04Li0.96V3O8材料表現(xiàn)出最好的循環(huán)穩(wěn)定性能以及較高的

5、比容量。
　　 ⑸通過(guò)溶膠凝膠法合成了一系列LiTiyV3-0.8yO8(y=0,0.04,0.06,0.08)正極材料,研究了鈦摻雜對(duì)材料結(jié)構(gòu)(形貌、粒徑、比表面積)和電化學(xué)性能(首次放電性能、循環(huán)性能、高倍率放電性能)的影響。對(duì)這些材料進(jìn)行了XRD、充放電循環(huán)、循環(huán)伏安和掃描電鏡的測(cè)試,發(fā)現(xiàn)Ti摻雜的材料具有較好的層狀結(jié)構(gòu),且它們的首次放電容量高于沒(méi)有進(jìn)行Ti摻雜的LiV3O8正極材料。特別是當(dāng)y=0.04時(shí),該材料具有34