新型多元釩基鋰離子電池負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰機(jī)理及電化學(xué)性能研究.pdf

1、新型多元釩基負(fù)極材料具有成本低廉、原料豐富、理論容量高等優(yōu)點(diǎn)，在鋰離子電池中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，受到了廣泛的關(guān)注。然而此類材料的儲(chǔ)鋰機(jī)理比較復(fù)雜，尚需進(jìn)一步研究。另外，此類材料電化學(xué)性能不夠理想，有待進(jìn)一步優(yōu)化。本文旨在探索新型多元釩基負(fù)極材料的制備及儲(chǔ)鋰機(jī)理，研究影響材料儲(chǔ)鋰容量及循環(huán)性能的關(guān)鍵因素，并通過有效手段提升其電化學(xué)性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過簡單方法制備了CoV2O6材料。充、放電機(jī)理研究表明：放電過程中，

2、 CoV2O6首先轉(zhuǎn)變?yōu)長iV2O5和Co3V2O8，隨后Co3V2O8逐漸轉(zhuǎn)變成CoO，同時(shí)形成了LixV2O5，最終CoO被還原成Co單質(zhì)，放電過程出現(xiàn)無定型化。充電過程中，Li+從LixV2O5中脫出，Co單質(zhì)被氧化成 CoO。通過將 CoV2O6與天然石墨（NG）復(fù)合獲得了優(yōu)異的電化學(xué)性能：100次循環(huán)后其充、放電比容量分別為665和669 mAhg-1。⑵通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)首次在泡沫鎳上原位生長了NiV3O8納米片，將NiV3O

3、8/Ni復(fù)合結(jié)構(gòu)作為鋰離子電池電極顯示了優(yōu)異的電化學(xué)性能。經(jīng)過0.1~20 C60次循環(huán)后，當(dāng)恢復(fù)至小電流0.1 C時(shí)，其放電比容量能夠回到0.78mAhcm-2。⑶通過水熱和固相燒結(jié)制備了與NG具有良好電化學(xué)兼容性的NiV3O8負(fù)極材料。研究表明，NiV3O8與 NG在循環(huán)過程中發(fā)生了協(xié)同電化學(xué)重構(gòu)，形成了均勻的多孔結(jié)構(gòu)。所制備的NiV3O8/NG復(fù)合材料經(jīng)歷320次從0.16~3.1 A g-1重復(fù)倍率測試后，繼續(xù)在0.31 A g

4、-1下循環(huán)360次后循環(huán)容量沒有出現(xiàn)明顯衰減，循環(huán)至680次后其充、放電比容量仍高達(dá)814和819 mAh g-1。⑷通過簡單方法制備了 CuV2O6材料，首次將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極并對其儲(chǔ)鋰機(jī)理進(jìn)行研究。結(jié)果表明：放電過程中CuV2O6首先轉(zhuǎn)變?yōu)镃u3V2O8和LiV2O5，隨后Cu3V2O8逐漸轉(zhuǎn)變成CuO，同時(shí)形成LixV2O5，最終CuO被還原成Cu單質(zhì)，放電過程伴隨著無定型化。充電過程中，Li+從LixV2O5中脫出，Cu單

5、質(zhì)被氧化成CuO。通過與NG復(fù)合可以顯著提升CuV2O6的電化學(xué)性能。結(jié)果顯示：在110mAg-1電流密度下其首次充、放電比容量分別為453和725 mAh g-1，200次循環(huán)后仍能保持在533和537mAhg-1。⑸通過水熱和固相燒結(jié)法制備了多孔Zn3V3O8納米片。儲(chǔ)鋰機(jī)理研究表明其可作為一種新型嵌入型鋰離子電池負(fù)極材料。通過將其與NG復(fù)合顯示了優(yōu)異的電化學(xué)性能，所制備的Zn3V3O8/NG復(fù)合材料在120 mA g-1電流密度下