流變相法和水熱法制備鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰及其性能研究.pdf

1、現(xiàn)代社會，能源問題已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要因素，開發(fā)可再生的、無污染的新能源是解決能源問題的一大途徑。鋰離子電池以其能量密度高、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車及便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。正極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，成為制約鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。聚陰離子型材料磷酸釩鋰因其能量密度高、理論容量高、安全性好、無污染等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛研究和關(guān)注。本論文主要介紹流變相法和水熱法制備碳包覆磷酸釩鋰，并對其結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性

2、能進(jìn)行分析和研究。主要工作內(nèi)容如下:
　　1.用簡單實(shí)用的流變相法制備磷酸釩鋰，在檸檬酸和甘氨酸的共同作用下，得到1-2αm的球狀顆粒。XRD和Raman譜圖證明材料中的剩余碳為無定形碳，對材料結(jié)構(gòu)無影響。在電壓范圍3.0-4.3V時(shí)，25C倍率下放電比容量能保持在89mAhg-1，明顯優(yōu)于純相磷酸釩鋰材料，5C和10C倍率下循環(huán)120圈，容量保持率為98.1％和94.4％，在55℃環(huán)境中和快速充電-慢速放電條件下，材料仍能保持良

3、好的電化學(xué)性能。
　　2.采用水熱法制備碳包覆磷酸釩鋰，并探討后期包碳和水熱過程中一步包碳對材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)證明，兩種碳包覆方法得到的顆粒尺寸及形貌沒有太大差別，但后期包碳材料在3.0-4.3V時(shí)，0.1C倍率下初始放電比容量為131.0mAhg-1，接近理論比容量，25C倍率下比容量仍能達(dá)到94.4mAhg-1，5C和10C倍率下循環(huán)100圈，容量保持率為93.1％和96.0％，由循環(huán)伏安法算得鋰離子擴(kuò)散系數(shù)為1.03×10

4、-10，均優(yōu)于水熱一步法包碳制備的材料，材料具有良好的倍率性能和循環(huán)性能。
　　3.以一縮二乙二醇做還原劑，采用水熱法制備片狀磷酸釩鋰，通過調(diào)節(jié)pH控制產(chǎn)品形貌。XRD結(jié)果顯示，不同pH下制備的磷酸釩鋰均為單斜結(jié)構(gòu)，隨著pH的增加，產(chǎn)品形貌由片狀變?yōu)榍驙?，?dāng)pH=0.5，1和2時(shí)，材料為片狀，pH=3.5時(shí)，材料為球狀。在720℃高溫煅燒后，由于顆粒的生長，片狀結(jié)構(gòu)均變厚。pH=2時(shí)得到的產(chǎn)品電化學(xué)性能最好，在3.0-4.3V時(shí)，