球磨輔助溶膠凝膠法合成正極材料Li3V2(PO4)3-C及改性研究.pdf

1、本文采用球磨輔助溶膠凝膠法合成了正極材料Li3V2(PO4)3/C，并且通過Li3(VyLix)2(PO4)3/C、顆粒表面ZnO包覆、形貌改性及聚陰離子取代對其進行改性研究;此外，考察了不同含碳量對樣品中的鋰離子擴散系數(shù)的影響。采用了XRD、SEM、TEM、TEM-EDS、CV、EIS和恒流充放電技術研究了合成路徑和改性方法對樣品的結構、微觀形貌、充放電性能及鋰離子的擴散系數(shù)的影響。
　　 Li3V2(PO4)3/C合成工藝的

2、研究結果表明:煅燒溫度、時間、含碳量及草酸量對樣品的形貌和電化學性能均有影響。其中，煅燒溫度為800℃、時間為10h、含碳量為10％和草酸用量比為1∶6時具有最佳的電化學性能。倍率為1C時，首次放電容量為121.2 mAh·g-1，50次放電容量為120.9mAh· g-1，容量保持率為99.75％。
　　 Li3V2(PO4)3/C的改性研究表明:Li3(VyLix)2(PO4)3/C、顆粒表面ZnO包覆及形貌改性均能改善Li

3、3V2(PO4)3/C的電化學性能。①當x=0.06時，Li3(VyLix)2(PO4)3/C具有最佳的電化學性能，首次放電容量較x=0時提高了5.0 mAh·g-1;容量保持率較x=0時提高了2.3％。②當ZnO的包覆量為5％，Li3V2(PO4)3/C在電壓范圍為3.0～4.8 V，倍率為1C時，容量保持率較未包覆的提高了12.6％。③優(yōu)化了溶膠凝膠-球磨合成路徑，獲得了超細且粒徑大小分布窄，表面包覆大約10 nm厚的均勻無定形碳包

4、覆層的樣品。5C和10C的放電容量分別高達122.6和113.8 mAh·g-1。倍率為1C的50次循環(huán)容量保持率為100％。
　　 Li3V2(PO4)3/C的鋰離子擴散動力學研究表明:含碳量對鋰離子的擴散系數(shù)有影響，其中含碳量為7.5％具有最大的鋰離子擴散系數(shù)。在固相中，CV曲線中三個氧化峰對應的鋰離子擴散系數(shù)分別為1.025×10-7，3.046×10-7和0.701×10-7 cm2·S-1，第一個和第三個還原峰對應的擴