基于导电聚合物的LiV3O8复合正极材料的制备及其电化学性能研究

来源 :河南工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Wangqiling1116
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导电聚合物自从20世纪70年代问世以来,以其较高的导电率及其它新颖的物理化学性能而受到大批科学家的关注。如果将导电聚合物与锂离子电池正极材料复合,有可能提高正极材料的电子电导率,从而获得性能优异的复合正极材料。与LiCoO2等传统的锂离子电池正极材料相比,LiV3O8具有比容量高、成本低廉、环境友好、制备容易等优点,然而其循环性能较差等缺点限制了材料的应用。本研究以基于导电聚合物LiV3O8复合物为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等测试手段,对所制得的复合材料的结构、形貌及电化学性能进行表征与分析。主要的研究内容如下:首先,将LiNO3-LiCl共混锂盐、NH4VO3作为原材料,采用简单的低温溶剂蒸发法制得结晶度良好的LiV3O8。然后,将苯胺(An)、吡咯(Py)和3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)单体同LiV3O8粉末在二次蒸馏水中超声分散后,再加入掺杂剂(HCl、SDS、TOSNa)、引发剂(APS、FeCl3)氧化聚合得到不同复合比例的LiV3O8/PAn、 LiV3O8/PPy和LiV3O8/PEDOT复合物。最后,将复合物中的PAn、PPy、PPy作为碳源,500oC高温处理5h后分别制得标记为LiV3O8/C1、LiV3O8/C2和LiV3O8/C3的复合物。采用一系列测试手段研究了LiV3O8/导电聚合物及LiV3O8/C复合物的结构、形貌、充放电容量、电化学循环可逆性、电化学阻抗等性能。结果表明,与原始的LiV3O8相比,LiV3O8/导电聚合物复合物的初始比容量有所下降,但聚合物的存在在一定程度上抑制了电化学反应中的相变,而且复合物中导电聚合物的存在主要起到一个结构稳定剂的作用,使得复合材料在循环过程中保持结构稳定;同时能够缓冲LiV3O8在Li+嵌入和脱出时的体积变化效应,减小材料所受到的应力,因此适当的复合比例可以改善LiV3O8的电化学循环性能。LiV3O8/C复合物因为高温处理前及无定形碳的存在,其结构、形貌和电化学反应中相变过程均发生了较大的变化,因其结晶度大,电极体积缓冲能力强,循环性能也要优于LiV3O8原始材料。
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