鋰離子電池負極材料Li3VO4的制備、改性及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、最近，Li3VO4作為一種嵌入型鋰離子電池負極材料，受到大家越來越多的關(guān)注。相比于石墨和Li4Ti5O12，Li3VO4具有合適的電壓平臺(0.5～1.0 V vs Li/Li+)，既可以避免表面鋰枝晶的問題，也擁有比Li4Ti5O12更低的工作電位，被認為是一種很有前景的鋰離子電池負極材料。然而，Li3VO4是一種電子絕緣體，低的電導(dǎo)率嚴(yán)重影響了其電化學(xué)性能。我們嘗試了不同的方法對其進行改性，有效提升了 Li3VO4的電化學(xué)性能。

2、r>　　第一，采用固相法和液相法分別合成了Li3VO4，隨后通過高能球磨的方法降低固相合成的Li3VO4的顆粒尺寸。液相法、固相法和球磨后的Li3VO4的顆粒尺寸分別在1?2μm、3?8μm和300?500 nm。其中，固相法合成的Li3VO4比液相法合成的Li3VO4具有更加優(yōu)異的首圈庫倫效率(68.8％)和更加出色的循環(huán)性能，但是其倍率性能較差；高能球磨法縮短了鋰離子在充放電過程中的擴散距離，使其擁有更優(yōu)異的可逆容量(254 mAh

3、/g)、穩(wěn)定性和倍率性能。
　　第二，以甲苯為有機碳源，利用化學(xué)氣相沉積法對Li3VO4納米顆粒進行表面碳包覆。我們研究了包覆溫度和包覆時間對含碳量的影響。在800℃的溫度下包覆2.5 h，我們成功地在納米級Li3VO4顆粒表面均勻包覆了5 nm厚的納米碳層。納米碳層能夠改善Li3VO4導(dǎo)電性，抑制充放電過程中的副反應(yīng)，減小不可逆容量。包覆后，Li3VO4的倍率性能、首次可逆容量(315 mAh/g)和首圈庫倫效率都得到很大提升(

4、61.6%→79.5%)。
　　第三，利用靜電紡絲技術(shù)，一鍋法合成了Li3VO4/C復(fù)合的納米線。研究了不同釩源、熱處理步驟和升溫速率等因素對納米線形貌的影響。Li3VO4/C納米線的首圈充放電比容量為451 mAh/g和548 mAh/g；100圈后，容量依然可以保持在394 mAh/g；4000 mA/g的電流密度下,其容量仍然可以達到102 mAh/g。與球磨法和碳包覆的Li3VO4相比，Li3VO4/C復(fù)合的納米線擁有更加