鋰二次電池新型正極材料BiF3的制備、改性和電化學(xué)性能研究.pdf

1、金屬氟化物是近幾年來才發(fā)展起來的新型鋰離子電池正極材料,其工作原理是基于可逆化學(xué)轉(zhuǎn)換反應(yīng),不同于傳統(tǒng)的鋰離子嵌入/脫出反應(yīng)機(jī)理,由此獲得的比能量明顯高于傳統(tǒng)嵌脫型鋰離子電池,已經(jīng)成為鋰離子電池的研究熱點(diǎn)之一。但氟化物的低電導(dǎo)性導(dǎo)致其實(shí)際容量不高,因此,提高其導(dǎo)電性已成為氟化物正極材料研究的重點(diǎn)。
　　本文首次采用液相沉淀法合成BiF3,對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征,通過添加電導(dǎo)劑和摻雜的方法提高BiF3的電導(dǎo)率,并且以提高其電化學(xué)性能為

2、目標(biāo)而展開研究工作。重點(diǎn)討論了摻雜導(dǎo)電劑的BiF3/C和BiF3/Ag復(fù)合材料、氧陰離子摻雜產(chǎn)物BiO0.1F2.8和BiO0.1F2.8/C、陰陽離子摻雜產(chǎn)物Bi2VO5F的物理化學(xué)性能和電化學(xué)性能。主要工作包括:
　　(1)對(duì)于液相沉淀法合成的BiF3,用X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、電化學(xué)測(cè)試等對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)其為導(dǎo)電性很差的正極材料,在放電截止電壓為1.0V,0.1C倍率下的首次放電容量為

3、236 mAh/g。
　　(2)在液相沉淀法制備BiF3過程中,加入活性炭制備含C5wt.％的BiF3/C復(fù)合材料;以及將制備的BiF3與HCOONH4和AgNO3溶液混合,球磨混合物,HCOO-將Ag+還原為金屬Ag,均勻地包覆在BiF3表面而制備含Ag5wt.%的BiF3/Ag復(fù)合材料。用XRD、SEM和電化學(xué)測(cè)試技術(shù)分別對(duì)BiF3/C和BiF3/Ag的物理性能和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。測(cè)試結(jié)果表明兩種材料的物理性能和電化學(xué)性能

4、與BiF3相比,均得到明顯的改善,且BiF3/Ag復(fù)合材料的電化學(xué)性能優(yōu)于BiF3/C復(fù)合材料,兩種材料在放電截止電壓為1.0 V、0.1C放電倍率的條件下,放電比容量分別為259 mAh/g和267 mAh/g。
　　(3)用液相沉淀法制備了BiO0.1F2.8,并在制備過程中加入活性炭,制備了含C5wt.%的BiO0.1F2.8/C。用XRD、SEM、電化學(xué)測(cè)試技術(shù)對(duì)BiO0.1F2.8和BiO0.1F2.8/C的物理性能和電

5、化學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,BiO0.1F2.8和BiO0.1F2.8/C的首次放電容量分別為259 mAh/g和268 mAh/g,均高于BiF3,且BiO0.1F2.8/C的容量高于BiO0.1F2.8。
　　(4)用高溫固相法合成了Bi2VO5F,并研究合成條件對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的影響,發(fā)現(xiàn)550℃下合成的產(chǎn)品的電化學(xué)性能最佳,以100 mA/g的恒電流在1.4～3.5 V之間充放電,首次放電平臺(tái)為1.7 V,