LiV<,3>O<,8>正极材料的制备及其改性的研究

来源 :云南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vincechuang
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锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、工作电压高、安全无污染等优点,引起了广大电池工作者的研究兴趣。锂离子电池主要由正极、负极、电解液三大材料组成。与负极材料的发展相比,正极材料的发展相对缓慢。目前研究较多的正极材料是锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂钒氧化物等。 锂钒氧化物中的钒酸锂(LiV3O8)以其优良的电化学性能,如高的比容量、好的循环性能、对环境无污染等优点而成为锂离子电池正极材料发展的又一热点,它是一种非常有发展前途的锂离子电池的正极材料。但其电化学性能受合成工艺的影响很大。为此,本文采用固相配位合成法合成了晶态和低晶态LiV3O8,并对其进行了掺杂性能的研究,以期能有效的提高该材料的电化学性能。本论文主要工作包括以下四个方面: 第一部分主要概括了锂离子电池的发展现状及其工作原理,系统地综述了锂离子电池正极材料、负极材料、电解液等方面的内容,重点介绍了正极材料的发展现状。从而引出本文所研究对象钒酸锂正极材料和固相配位方法,并对钒酸锂电极材料的结构和现存制备方法以及固相配位方法作了简要介绍。 第二部分采用固相配位方法制备出了钒酸锂正极材料,并对其进行了TG-DTA、XRD、TEM和电化学测试。在TG-DTA曲线上,根据80~150℃、250~360℃、370~450℃、550~650℃时的吸热峰分析,分别采用350℃、450℃、550℃、650℃四个温度烧结18h、24h、30h,得出最佳反应条件为550℃、24小时;固相配位法550℃烧结样品TEM测试显示该样品主要呈现为块状形貌,粒径大小相对较为均一。电化学测试显示,该方法制备产物的首次放电比容量达到了180mAh/g,不但电化学性能优于传统高温方法制备产物,而且使合成温度由680℃下降到550℃。由TG-DTA曲线,采用Coats-Redfern积分法和Anderson-Freeman微分法计算得出了合成钒酸锂电池材料的机理及其反应动力学方程式。 第三部分在原有固相配位法基础之上对其进行改进,制备出了低晶态钒酸锂电极材料,并对其进行了XRD、TEM和电化学测试。结果显示:该产物X衍射峰较高温产物明显降低,显示了低晶特征;该产物主要呈块状和短条状,其粒度从
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