鋰離子電池正極材料Li3V2(PO4)3的制備和性能研究.pdf

1、近年來，Li3V2(PO4)3以其成本低、電壓高、結構穩(wěn)定和理論比容量高(197mAh/g)等優(yōu)勢而備受關注，可望成為代替鋰鈷氧的正極材料。但Li3V2(PO4)3的電導性和離子擴散性較差，限制了該材料的應用，因此需對Li3V2(PO4)3材料進行改性研究。本文用水熱法制備了前驅體，考察了煅燒溫度、煅燒時間、碳含量、碳源種類和不同截止電壓對材料性能的影響，并對電極動力學進行了研究，優(yōu)化了合成工藝。其主要內容如下：
　　首先研究了L

2、i3V2(PO4)3正極材料的合成工藝。結果表明以一水合氫氧化鋰，偏釩酸銨、磷酸二氫銨和麥芽糖等為原料，采用水熱法合成的Li3V2(PO4)3/C前驅體在氬氣保護下，650℃煅燒2h時制備的樣品結晶好，顆粒均勻，具有較好的電化學性能。含碳量為2.24％的樣品，在0.1C時，在3.0V～4.8V充放電范圍內下，循環(huán)40圈后放電比容量由首次的181.3mAh·g-1變?yōu)?59.2mAh·g-1，容量保持率為87.81%；在3.0～4.3V充

3、放電范圍內，在1.0C時，循環(huán)15圈后放電比容量由首次的91.8mAh·g-1變?yōu)?1.4mAh·g-1，容量保持率為99.56%。循環(huán)伏安研究發(fā)現(xiàn)Li3V2(PO4)3的循環(huán)伏安曲線上出現(xiàn)三對與充放電平臺相對應的氧化還原峰。
　　其次考察了碳包覆對材料性能的影響。以麥芽糖為碳源，通過調節(jié)麥芽糖的量，采用水熱法合成了4種碳含量不同的Li3V2(PO4)3/C樣品。XRD測試結果顯示，所有樣品都是單斜結構的Li3V2(PO4)3，屬

4、于P21/n空間群。電化學測試表明電化學性能最好的是含碳量為10.23%的樣品。該樣品在3.0～4.3V電壓范圍內，在1.0C時首次放電比容量可達126.4mAh·g-1，循環(huán)15圈后比容量為121.8mAh·g-1，容量保持率為96.36%；從0.1C到1C，比容量僅衰減9.44%。
　　最后考察了碳源種類對材料性能的影響。分別以麥芽糖、葡萄糖、酒石酸為碳源，采用水熱法合成Li3V2(PO4)3/C樣品。研究結果表明：以麥芽糖為