鋰離子電池Li3V2(PO4)3-C正極材料的制備與摻雜改性研究.pdf

1、具有快速離子傳導(dǎo)能力的單斜結(jié)構(gòu)Li3V2(PO4)3正極材料以其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)性能優(yōu)良、成本低廉、安全性好等優(yōu)點日益引起人們關(guān)注的。然而，其相對較低的電子電導(dǎo)率造成該材料的倍率充放電性能較差，影響其商業(yè)化推廣和應(yīng)用。本文在綜述其研究現(xiàn)在的基礎(chǔ)上，針對其存在的低電導(dǎo)率的問題，分別采用四種不同的合成方法制備出Li3V2(PO4)3/C復(fù)合材料并進一步考察了采用Li3V2(PO4)3/C為正極，石墨和鈦酸鋰為負極的扣電全電池研究。
　　

2、采用碳熱還原法合成Li3V2(PO4)3/C正極材料，得出優(yōu)化合成工藝：球料比為10：1，煅燒溫度為800°C，煅燒時間8h，檸檬酸添加量為0.02mol時，Li3V2(PO4)3的電化學(xué)性能最優(yōu)；并進一步考察了聚酰胺粉體為新型碳源，分兩步加入法合成Li3V2(PO4)3/C材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明：所合成材料在5C和10C倍率下的放電比容量經(jīng)過100次循環(huán)后仍可達到119.52mAhg-1和112.70mAhg-1。
　　采用

3、溶膠凝膠法制備Li3V2(PO4)3/C材料，得出優(yōu)化合成工藝為：pH=7，煅燒溫度850°C，燒結(jié)時間8h，檸檬酸用量為0.018mol；并進一步考察Na+取代和Cl-取代對Li3V2(PO4)3/C性能的影響；結(jié)果表明：Na+的摻雜改善了Li+的擴散阻力，Cl-的摻雜強化了PO43-結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　首次采用一種新型自催化溶膠凝膠法，以去離子水H2O為自催化劑合成了Li3V2(PO4)3/C材料。結(jié)果表明：所合成材料Li3V

4、2(PO4)3的顆粒尺寸約為0.5μm至1.5μm之間。顆粒表面存在厚度約為4nm的碳層；該材料在10C倍率下的最高放電比容量達到115.72mAhg-1，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性；并采用MWCNTs為導(dǎo)電介質(zhì)，抗壞血酸為還原劑，溶膠凝膠法合成了MWCNTs@LVP/C復(fù)合正極材料；初步研究了V2O5與抗壞血酸比例在MWCNTs存在條件下對材料形貌的影響。
　　首次采用溶膠微波法，在320W，12min的條件下合成出Li3V2(PO4

5、)3/C，該材料表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和較低的極化，20C倍率比容量達到100mAhg-1。進一步首次采用一種新型原位聚合的方法，以丙烯酰胺為聚合單體、N’N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑、過硫酸銨為引發(fā)劑，合成了具有超高倍率放電容量(50C)的Li3V2(PO4)3/C復(fù)合材料，并對材料的相關(guān)電化學(xué)性能進行了考察。
　　最后，采用自制Li3V2(PO4)3/C為正極，分別采用石墨和鈦酸鋰為對電極，研究了石墨的過量對LVP/石墨扣電全