釩酸鋰-導(dǎo)電聚合物復(fù)合正極材料的制備及性能研究.pdf

1、由于具備較高的工作電壓、較大的比容量和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命，鋰離子電池受到了人們的廣泛關(guān)注。層狀LiV3O8正極材料因其具有較高的充放電比容量、較低的生產(chǎn)成本、較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)異的安全性能等優(yōu)點(diǎn)，成為一種很有前景的正極材料。但是，在充放電過(guò)程中可能會(huì)有少量LiV3O8材料在電解液中發(fā)生溶解，并且發(fā)生相應(yīng)的相轉(zhuǎn)變反應(yīng)，所以純的LiV3O8材料在充放電過(guò)程中表現(xiàn)出較差的倍率性能和嚴(yán)重的容量衰減，從而限制了其實(shí)際應(yīng)用。本論文對(duì)鋰離子電池正極材料

2、LiV3O8進(jìn)行了改性研究，首先通過(guò)經(jīng)典的溶膠-凝膠法合成出單斜晶LiV3O8材料，然后分別與聚苯胺(PANI)和聚噻吩(PTh)兩種導(dǎo)電聚合物結(jié)合制備出復(fù)合材料，并分別對(duì)兩種復(fù)合材料的物理性質(zhì)以及電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。
　　首先，通過(guò)H2O2溶膠-凝膠法制備LiV3O8，再將苯胺單體加入到LiV3O8材料的溶液中，苯胺經(jīng)化學(xué)催化氧化聚合成聚苯胺(PANI)。分別使用恒電流充放電測(cè)試、循環(huán)伏安、交流阻抗和恒電流間歇滴定等

3、方法對(duì)LiV3O8/PANI復(fù)合材料電化學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果證明，LiV3O8/PANI復(fù)合材料相對(duì)于純的LiV3O8材料具有更好的循環(huán)性能和倍率性能。在1 C的電流密度下，LiV3O8/PANI復(fù)合材料的首次放電容量為197.0 mAh/g，第30次循環(huán)時(shí)為208 mAh/g，55次循環(huán)之后還剩余201.6 mAh/g。而在3 C的電流密度下，LiV3O8/PANI復(fù)合材料的首次放電容量為165.4 mAh/g，55次循環(huán)之后為135

4、.2 mAh/g。復(fù)合材料的電化學(xué)性能有了顯著提高，這可能是由于加入PANI之后形成了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且在復(fù)合材料中有LiV3O8結(jié)晶區(qū)域和PANI無(wú)定型區(qū)域的共存，從而改善了復(fù)合材料的電導(dǎo)率及鋰離子擴(kuò)散系數(shù)。
　　使用溶膠-凝膠法制備的LiV3O8作為前驅(qū)體，通過(guò)原位氧化聚合法成功制備出LiV3O8/PTh復(fù)合材料。對(duì)LiV3O8/PTh復(fù)合材料的微觀形貌進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)LiV3O8材料表面包覆了一層3~5 nm的PTh層。PTh

5、包覆層可以抑制LiV3O8顆粒的團(tuán)聚并且在LiV3O8顆粒之間形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，從而使LiV3O8顆?？梢詮母鱾€(gè)方向獲得電子。LiV3O8/PTh復(fù)合材料相對(duì)于純的LiV3O8材料具有較好的電化學(xué)性能，在1 C和3 C的電流密度下，首次放電比容量分別為213.3 mAh/g和200.3 mAh/g，50次循環(huán)之后，容量分別下降到216.7 mAh/g和197.9 mAh/g。LiV3O8/PTh復(fù)合材料具有更好的電化學(xué)性能，這可能是由于PT