鋰離子電池正極材料Li3V2(PO4)3的制備和性能研究.pdf

1、近年來(lái)，Li3V2(PO4)3以其成本低、電壓高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和理論比容量高(197mAh/g)等優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注，可望成為代替鋰鈷氧的正極材料。但Li3V2(PO4)3的電導(dǎo)性和離子擴(kuò)散性較差，限制了該材料的應(yīng)用，因此需對(duì)Li3V2(PO4)3材料進(jìn)行改性研究。本文用水熱法制備了前驅(qū)體，考察了煅燒溫度、煅燒時(shí)間、碳含量、碳源種類(lèi)和不同截止電壓對(duì)材料性能的影響，并對(duì)電極動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，優(yōu)化了合成工藝。其主要內(nèi)容如下：
　　首先研究了L

2、i3V2(PO4)3正極材料的合成工藝。結(jié)果表明以一水合氫氧化鋰，偏釩酸銨、磷酸二氫銨和麥芽糖等為原料，采用水熱法合成的Li3V2(PO4)3/C前驅(qū)體在氬氣保護(hù)下，650℃煅燒2h時(shí)制備的樣品結(jié)晶好，顆粒均勻，具有較好的電化學(xué)性能。含碳量為2.24％的樣品，在0.1C時(shí)，在3.0V～4.8V充放電范圍內(nèi)下，循環(huán)40圈后放電比容量由首次的181.3mAh·g-1變?yōu)?59.2mAh·g-1，容量保持率為87.81%；在3.0～4.3V充

3、放電范圍內(nèi)，在1.0C時(shí)，循環(huán)15圈后放電比容量由首次的91.8mAh·g-1變?yōu)?1.4mAh·g-1，容量保持率為99.56%。循環(huán)伏安研究發(fā)現(xiàn)Li3V2(PO4)3的循環(huán)伏安曲線上出現(xiàn)三對(duì)與充放電平臺(tái)相對(duì)應(yīng)的氧化還原峰。
　　其次考察了碳包覆對(duì)材料性能的影響。以麥芽糖為碳源，通過(guò)調(diào)節(jié)麥芽糖的量，采用水熱法合成了4種碳含量不同的Li3V2(PO4)3/C樣品。XRD測(cè)試結(jié)果顯示，所有樣品都是單斜結(jié)構(gòu)的Li3V2(PO4)3，屬

4、于P21/n空間群。電化學(xué)測(cè)試表明電化學(xué)性能最好的是含碳量為10.23%的樣品。該樣品在3.0～4.3V電壓范圍內(nèi)，在1.0C時(shí)首次放電比容量可達(dá)126.4mAh·g-1，循環(huán)15圈后比容量為121.8mAh·g-1，容量保持率為96.36%；從0.1C到1C，比容量?jī)H衰減9.44%。
　　最后考察了碳源種類(lèi)對(duì)材料性能的影響。分別以麥芽糖、葡萄糖、酒石酸為碳源，采用水熱法合成Li3V2(PO4)3/C樣品。研究結(jié)果表明：以麥芽糖為