鋰離子電池正極材料氟磷酸釩鋰的合成及電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來,氟磷酸釩鋰(LiVPO4F)因具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、高放電平臺和較高的理論容量(156mAh·g-1),被認(rèn)為是一種具有巨大潛力的鋰離子電池正極材料。然而,LiVPO4F較差的電導(dǎo)率導(dǎo)致其高倍率性能較差,從而限制了它的應(yīng)用。
　　本文針對LiVPO4F電導(dǎo)率低的缺點(diǎn),通過改進(jìn)合成方法及離子摻雜制備LiVPO4F/C及其摻雜LiVPO4F/C復(fù)合材料,提高LiVPO4F的電導(dǎo)率,從而提高LiVPO4F的電化學(xué)性能。通過X射線衍

2、射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、循環(huán)伏安和充放電測試等測試技術(shù),研究合成條件、摻雜鋁量對LiVPO4F的結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能的影響,并優(yōu)化合成條件,制備出電化學(xué)性能優(yōu)異的LiV0.95Al0.05PO4F/C復(fù)合材料。
　　以V2O5、NH4H2PO4、葡萄糖和LiF為原料,通過改變反應(yīng)原料的混合方式,改善傳統(tǒng)固相法原料混合不均勻的缺點(diǎn),改進(jìn)合成LiVPO4F/C復(fù)合正極材料的傳統(tǒng)固相法制備工藝,并比較由改進(jìn)固相法及傳統(tǒng)固相

3、法合成LiVPO4F/C復(fù)合材料的物理和電化學(xué)性能。結(jié)果表明,兩種方法均可合成三斜結(jié)構(gòu)的LiVPO4F及碳組成的復(fù)合正極材料,但改進(jìn)固相法合成的LiVPO4F/C復(fù)合正極材料的放電比容量及循環(huán)性能均優(yōu)于傳統(tǒng)固相法合成的LiVPO4F/C復(fù)合材料。改進(jìn)固相法合成的LiVPO4F/C復(fù)合正極材料的0.2C、0.5C和1C的放電比容量分別為133.7mAh×g-1、124.9mAh×g-1和118.7mAh×g-1,而傳統(tǒng)固相法合成的LiVP

4、O4F/C復(fù)合正極材料相應(yīng)倍率的放電比容量分別為131.2mAh×g-1、121.4mAh×g-1和104.9mAh×g-1。
　　以V2O5、H3PO4、檸檬酸和LiF為原料,通過溶膠凝膠法合成LiVPO4F/C復(fù)合正極材料并研究反應(yīng)條件對復(fù)合材料電化學(xué)性能的影響,確定合成的最佳條件:V2O5、H3PO4和檸檬酸的摩爾比為1:2:2.4,700℃焙燒干凝膠6h合成VPO4/C,750℃焙燒VPO4/C與LiF混合物1h合成LiV

5、PO4F/C復(fù)合正極材料。最佳條件下合成LiVPO4F/C的放電比容量及循環(huán)性能均高于由固相法合成的復(fù)合材料,溶膠凝膠法合成的LiVPO4F/C復(fù)合材料1C和5C充放電倍率的放電比容量分別為123.7mAh×g-1和104.4mAh×g-1。
　　在溶膠凝膠法成功合成LiVPO4F/C的基礎(chǔ)上,以V2O5、H3PO4、檸檬酸、硝酸鋁和LiF為原料,通過溶膠凝膠法合成LiV1-xAlxPO4F/C(x=0.03,0.05,0.07)