鋰離子電池正極材料磷酸鋇鋰的合成及性能研究.pdf

1、本文首先分析了鋰離子電池正極材料的研究現(xiàn)狀,然后介紹了微波碳熱還原法和高溫碳熱還原法合成磷酸釩鋰正極材料的步驟以及實(shí)驗(yàn)扣式電池的裝配過(guò)程,然后介紹了鋰離子電池正極材料性能評(píng)價(jià)的常用方法,包括X射線衍射、掃描電子顯微鏡、恒流充放電、循環(huán)伏安法等。
　　 研究了微波加熱時(shí)間對(duì)合成的磷酸釩鋰的影響,結(jié)果表明:當(dāng)微波爐的功率設(shè)置為800W時(shí),微波加熱6 min合成的磷酸釩鋰具有最好的綜合性能。XRD測(cè)試結(jié)果表明合成的Li3V2(PO4)

2、3／C為純相的單斜結(jié)構(gòu)的晶體,多余的碳均勻地分散在材料中以無(wú)定型形式存在,不影響材料的晶體結(jié)構(gòu)。SEM測(cè)試結(jié)果表明材料顆粒的尺寸小于100nm,形狀規(guī)則,粒徑均勻。充放電電壓范圍為3.0-4.3V,放電倍率為0.2C時(shí),首次放電比容量為118.3m.Ah／g。材料在4.1V、3.7V和3.65V有三個(gè)充電電壓平臺(tái),在4.05V、3.65V和3.6V有三個(gè)放電電壓平臺(tái),與循環(huán)伏安測(cè)試得到的三對(duì)氧化還原峰相對(duì)應(yīng)。0.2C循環(huán)40次后,放電比

3、容量為109.0 mAh／g,為首次放電比容量的91.9％。放電倍率增大到2 C時(shí),樣品的放電比容量為85.4 mAh／g,是0.2 C時(shí)放電比容量的72.2％。表明合成的材料具有較高的比容量,良好的循環(huán)性能和倍率性能。這取決于兩個(gè)方面的原因:1.納米尺寸的材料微粒允許鋰離子快速、無(wú)障礙的嵌入和脫出,有利于提高材料的循環(huán)可逆性和大電流充放電能力；2.材料合成過(guò)程中過(guò)量的C均勻分散在材料晶體的內(nèi)部,可以提高材料的電子電導(dǎo)率,從而減小充放電

4、時(shí)的過(guò)充過(guò)放現(xiàn)象,也可以提高材料的倍率和循環(huán)性能。
　　 分別合成了摻雜碳的磷酸釩鋰和純的磷酸釩鋰,并比較了其性能。結(jié)果表明,除了首次放電比容量略低以外,摻雜碳的磷酸釩鋰的循環(huán)性能和倍率性能都要優(yōu)于純的磷酸釩鋰。這是因?yàn)樘嫉膿饺氡厝粚?dǎo)致活性物質(zhì)的減少,因此比容量有所下降；但摻入的碳一方面可以起到電子導(dǎo)電劑的作用,另一方面也可以阻止晶粒的長(zhǎng)大,而細(xì)小的晶粒也有利于提高材料的倍率性能和循環(huán)性能。
　　 分別通過(guò)微波碳熱還原法