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文檔簡介
1、本文圍繞鋰離子電池展開工作,首先以磷酸釩鋰正極材料為基礎(chǔ)進(jìn)行電極材料的合成、改性和中試,以及全電池設(shè)計與制作研究。然后進(jìn)行商用動力電池電化學(xué)與安全性研究,最后圍繞富鋰錳基正極材料研究電池失效機(jī)理。主要取得了以下幾方面的研究成果:
分別采用原位聚合溶膠凝膠法、鋰化法和球磨微波法合成磷酸釩鋰。以原位聚合溶膠凝膠法合成的磷酸釩鋰粒徑在30-100nm之間,電導(dǎo)率為1.0×10-5S cm-1,鋰離子擴(kuò)散系數(shù)大約為10-7cm2s-1
2、,50C倍率下放電比容量達(dá)到其理論比容量的77.52%。由于輕金屬鋰的存在,磷酸釩鋰高溫?zé)Y(jié)時顆粒粒徑會增大。為了避免該現(xiàn)象,本文選用鋰化法先合成磷酸釩,然后鋰化制備磷酸釩鋰,該方法合成的磷酸釩鋰粒徑~50nm,比容量130mAh/g。此外,為了節(jié)約能耗,本文使用微波短時間輻射代替高溫長時間燒結(jié)來合成磷酸釩鋰,大大節(jié)約能源資源。
磷酸釩鋰改性研究。首次使用殼聚糖為碳源合成的碳包覆磷酸釩鋰50C放電倍率下比容量為91.14mAh
3、 g-1;首次使用卟啉為碳源合成碳包覆磷酸釩鋰,卟啉用量能夠明顯改變材料形貌和性能;首次研究了不同維度無機(jī)碳原位合成的碳包覆磷酸釩鋰的性能。進(jìn)行磷酸釩鋰的鋰位大量鈉摻雜研究,合成混相Li2NaV2(PO4)3(31.6%的菱形結(jié)構(gòu)Na3V2(PO4)3,60.9%菱形結(jié)構(gòu)Li3V2(PO4)3和7.5%單斜結(jié)構(gòu)Li3V2(PO4)3),該材料在3.7V處平臺容量為該材料總?cè)萘康?2.2%;另外,本文進(jìn)行了磷酸釩鋰釩位微量鎳摻雜研究,當(dāng)鎳
4、摻雜量為0.04時合成的磷酸釩鋰電子導(dǎo)電性和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)得到改善,其倍率性能得到明顯提升。
磷酸釩鋰中試化制備及全電池研究。首次以磷酸釩鋰為負(fù)極,組裝200mAh卷繞LVP//LVP體系對稱全電池并系統(tǒng)分析該全電池反應(yīng)機(jī)理;首次以商用石墨為負(fù)極,組裝成300mAh卷繞LVP//Graphite體系全電池。研究了充電截止電壓對電池性能的影響;首次以商用化鈦酸鋰為負(fù)極,組裝了LVP//LTO全電池,并且研究了該體系電池的電化學(xué)特
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