混合離子電池正極材料(氟)磷酸釩鈉制備及機(jī)理研究.pdf

1、本文秉承前人提出的“混合離子電池”概念，對(duì)鈉基材料（氟）磷酸釩鈉的合成，及其在混合離子電池體系中的工作機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　首先，在傳統(tǒng)的兩步高溫固相法的基礎(chǔ)上，開發(fā)了更為簡單高效的機(jī)械活化輔助一步固相碳熱還原法（一步法）合成Na3V2(PO4)2F3材料新工藝。由一步法合成的材料表現(xiàn)出更好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，在0.1C倍率下的首次放電比容量為112.7 mAh·g-1，并出現(xiàn)兩個(gè)放電電壓平臺(tái)（分別在3.7 V和4.2 V），

2、當(dāng)放電倍率提高到10C時(shí)，首次放電比容量仍有87.7 mAh·g-1，而且在各倍率下循環(huán)時(shí)的比容量幾乎沒有衰減?？疾炝薔a3V2(PO4)2F3材料中F含量對(duì)材料電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)，隨著材料中F含量的減少（對(duì)應(yīng)[PO43-]增加），4.2 V電壓平臺(tái)逐漸縮短，3.7V電壓平臺(tái)逐漸延長，最終得到的Na3V2(PO4)3相只表現(xiàn)出單電壓平臺(tái)，且同樣具有良好的電化學(xué)性能。
　　其次，通過單因素控制實(shí)驗(yàn)，確定了Na3V2(PO4)3材

3、料合成的最優(yōu)工藝條件為:葡萄糖添加量為80 g/mol Na3V2(PO4)3;機(jī)械活化時(shí)間為6h;焙燒溫度為700℃;焙燒時(shí)間為6h。
　　最后，結(jié)合對(duì)Na3V2(PO4)3材料晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)特性的分析，通過電解液浸泡實(shí)驗(yàn)和全電池實(shí)驗(yàn)，對(duì)材料在混合離子體系中工作機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn):Na3V2(PO4)3材料在與電解液接觸時(shí)，電解液中的Li+離子便會(huì)和材料中的部分Na+離子發(fā)生離子交換;首次充電時(shí)，材料中剩余的活性Na+離子和通過離