鋰離子電池正極材料鋰釩氧化物的制備及性能研究.pdf

1、近年來，鋰離子電池因其優(yōu)異的性能，發(fā)展十分迅速。鋰離子電池的優(yōu)異性能在很大程度上取決于正、負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜的選擇及制備，其中正極材料顯得尤為重要。目前正極材料研究的熱點(diǎn)主要集中在層狀Li<,x>MO<,2>和尖晶石型Li<,x>M<,2>O<,4>結(jié)構(gòu)的化合物上(M=Co、Ni、Mn、V等過渡金屬離子)。由于Co的資源有限，導(dǎo)致Li<,x>CoO<,2>類正極材料的價(jià)格昂貴，具有完整結(jié)構(gòu)的Li<,x>NiO<,2>制備較為困難，L

2、i<,x>Mn<,2>O<,4>在使用過程中容量下降快?？紤]到鋰釩氧化物類正極材料價(jià)格低、無污染、容量大、綜合電性能好等因素，更具有實(shí)際使用價(jià)值，所以鋰釩氧化物類正極材料被越來越多的研究者認(rèn)同為是新一代最具發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料。 目前，鋰釩化合物系列主要有Li<,x>VO<,2>、Li<,x>V<,2>O<,4>、Li<,6>V<,5>O<,15>及Li<,1+x>V<,3>O<,8>和LiNiVO<,4>，它們都具有很

3、好的嵌鋰性能，一些新的釩系嵌鋰化合物如LiVPO<,4>F、LiVP<,2>O<,7>、Li<,3>V<,2>(PO)<,3>、VOPO<,4>出現(xiàn)，使釩系化合物更加豐富。 納米材料在電化學(xué)性能、晶體結(jié)構(gòu)、顆粒形貌、物理性質(zhì)等方面均表現(xiàn)出特殊的行為。 本文從實(shí)驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的角度對鋰釩氧化物(納米LiV<,3>O<,8>、反尖晶石型LiNiVO<,4>和LiCoVO<,4>、及過渡金屬對LiV<,3>O<,8>的摻雜

4、)制備過程中的工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理等方面進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，對鋰釩氧化物電化學(xué)性能進(jìn)行了初步的測試，取得的主要結(jié)果如下： (1)成功的采用低熱固相燒結(jié)法制得結(jié)構(gòu)完整的納米材料LiV<,3>O<,8>?？疾炝撕铣蓷l件對產(chǎn)物純度和結(jié)構(gòu)的影響，并對產(chǎn)物的形成機(jī)理進(jìn)行了深入分析，優(yōu)化了合成工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該法與sol-gel法比較，溫度降低到300℃，時(shí)間也縮短到6h，與一般的濕法合成相比，工藝簡單，所得產(chǎn)物結(jié)構(gòu)完整、雜質(zhì)

5、含量低，有利于改善其電化學(xué)性能。 (2)使用sol-gel法制備了LiV<,3>O<,8>并對其性能作了研究。通過過渡金屬離子(Mn、Ti、Co、Ni)不同量的摻雜，對材料的性能有一定的改善。 (3)用水熱法制備了具有納米結(jié)構(gòu)的LiV<,3>O<,8>，考察了不同原料以及不同的合成溫度對產(chǎn)物形貌以及電化學(xué)性能的影響。 (4)使用低熱固相燒結(jié)法，利用聚苯胺作為輔助，制備了具有一維棒狀的多孔納米材料鋰釩氧化物，并對其