過(guò)渡金屬氧化物的合成及其作為鋰離子電池正極材料的性質(zhì)研究.pdf

1、本論文在了解了有關(guān)鋰離子電池及其正極材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)礦產(chǎn)資源分布的實(shí)際國(guó)情,選取我國(guó)礦產(chǎn)資源較為豐富的釩、錳氧化物作為研究重點(diǎn)。針對(duì)不同鋰離子正極材料的特點(diǎn),作者分別采用不同的合成方法,并對(duì)所合成正極材料的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。
　　具體內(nèi)容可歸納如下:
　　1、采用檸檬酸輔助溶膠—凝膠法成功合成得到層疊片狀V2O5納米材料和MoV2O8復(fù)合氧化物納米材料,并對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。電化學(xué)測(cè)試表明,由該

2、合成路線得到的V2O5納米材料放電容量得到提高,達(dá)到798mAh/g。而鉬和釩復(fù)合后得到的氧化物MoV2O8納米材料作為鋰離子電池正極材料首次放電容量為509mAh/g,且前30次循環(huán)平均單次循環(huán)容量衰減率為1％,相比比單純的V2O5納米材料,其電化學(xué)性能得到顯著改善。
　　2、首次采用低溫熔鹽法在LiNO3-LiC1混合熔鹽體系中直接合成一維帶狀Li1+xV3O8納米材料,并對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明:(a)低溫

3、熔鹽合成方法具有反應(yīng)溫度低、反應(yīng)能耗低、反應(yīng)設(shè)備簡(jiǎn)單、反應(yīng)步驟少、操作方便以及得到產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)。(b)通過(guò)本方法得到的產(chǎn)物具有一維帶狀納米形貌,結(jié)晶度高,沿[001]方向取向生長(zhǎng)。(c)電化學(xué)測(cè)試表明所得產(chǎn)物作為鋰離子電池正極材料可逆放電容量高,首次放電容量達(dá)到313mAh/g;循環(huán)性能優(yōu)良,前30次循環(huán)平均單次循環(huán)容量損失0.6%。這種合成Li1+xV3O8納米材料的方法和所得產(chǎn)物有很大的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用前景。
　　3、通過(guò)調(diào)節(jié)

4、溶液酸度控制水熱條件下高錳酸鉀在水溶液中的水解作用,成功制備得到一維α-MnO2納米材料,研究了酸度變化對(duì)于反應(yīng)過(guò)程的影響,并對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行電化學(xué)性質(zhì)的研究。研究結(jié)果表明:(a)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)調(diào)節(jié)溶液酸度可以控制得到不同形貌或物相的產(chǎn)物;(b)電化學(xué)測(cè)試表明,所得一維結(jié)構(gòu)α-MnO2納米材料作為鋰離子電池正極材料可逆放電容量可以達(dá)到180mAh/g以上,循環(huán)性能比相同晶體結(jié)構(gòu)的MnO2常規(guī)材料得到顯著提高,前30次循環(huán)平均單循環(huán)容量衰