LiV-,3-O-,8-正極材料的制備及其改性的研究.pdf

1、鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、工作電壓高、安全無污染等優(yōu)點，引起了廣大電池工作者的研究興趣。鋰離子電池主要由正極、負極、電解液三大材料組成。與負極材料的發(fā)展相比，正極材料的發(fā)展相對緩慢。目前研究較多的正極材料是鋰鉆氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰釩氧化物等。 鋰釩氧化物中的釩酸鋰(LiV3O8)以其優(yōu)良的電化學性能，如高的比容量、好的循環(huán)性能、對環(huán)境無污染等優(yōu)點而成為鋰離子電池正極材料發(fā)展的又一熱點，它是一種非常有發(fā)展

2、前途的鋰離子電池的正極材料。但其電化學性能受合成工藝的影響很大。為此，本文采用固相配位合成法合成了晶態(tài)和低晶態(tài)LiV3O8，并對其進行了摻雜性能的研究，以期能有效的提高該材料的電化學性能。本論文主要工作包括以下四個方面： 第一部分主要概括了鋰離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀及其工作原理，系統(tǒng)地綜述了鋰離子電池正極材料、負極材料、電解液等方面的內(nèi)容，重點介紹了正極材料的發(fā)展現(xiàn)狀。從而引出本文所研究對象釩酸鋰正極材料和固相配位方法，并對釩酸鋰電極

3、材料的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)存制備方法以及固相配位方法作了簡要介紹。 第二部分采用固相配位方法制備出了釩酸鋰正極材料，并對其進行了TG-DTA、XRD、TEM和電化學測試。在TG-DTA曲線上，根據(jù)80～150℃、250～360℃、370～450℃、550～650℃時的吸熱峰分析，分別采用350℃、450℃、550℃、650℃四個溫度燒結(jié)18h、24h、30h，得出最佳反應條件為550℃、24小時；固相配位法550℃燒結(jié)樣品TEM測試顯示該樣

4、品主要呈現(xiàn)為塊狀形貌，粒徑大小相對較為均一。電化學測試顯示，該方法制備產(chǎn)物的首次放電比容量達到了180mAh/g，不但電化學性能優(yōu)于傳統(tǒng)高溫方法制備產(chǎn)物，而且使合成溫度由680℃下降到550℃。由TG-DTA曲線，采用Coats-Redfern積分法和Anderson-Freeman微分法計算得出了合成釩酸鋰電池材料的機理及其反應動力學方程式。 第三部分在原有固相配位法基礎之上對其進行改進，制備出了低晶態(tài)釩酸鋰電極材料，并對其進

5、行了XRD、TEM和電化學測試。結(jié)果顯示：該產(chǎn)物X衍射峰較高溫產(chǎn)物明顯降低，顯示了低晶特征；該產(chǎn)物主要呈塊狀和短條狀，其粒度從200nm到幾十微米不等，其首次放電容量達到了202mAh/g，具有較優(yōu)的電化學性能。 第四部分在原有固相配位制備晶態(tài)釩酸鋰的基礎上，對其進行了摻雜二氧化鈦的研究，并對其進行了XRD和電化學性能測試。結(jié)果顯示：該摻雜釩酸鋰產(chǎn)物主相為LiV3O8，只是峰位有所偏移，這可能是摻雜的鈦使其晶面間距變化所致。同時