球磨辅助溶胶凝胶法合成正极材料Li3V2(PO4)3/C及改性研究
本文采用球磨辅助溶胶凝胶法合成了正极材料Li3V2(PO4)3/C，并且通过Li3(VyLix)2(PO4)3/C、颗粒表面ZnO包覆、形貌改性及聚阴离子取代对其进行改性研究;此外，考察了不同含碳量对样品中的锂离子扩散系数的影响。采用了XRD、SEM、TEM、TEM-EDS、CV、EIS和恒流充放电技术研究了合成路径和改性方法对样品的结构、微观形貌、充放电性能及锂离子的扩散系数的影响。
Li3V2(PO4)3/C合成工艺的研究结果表明:煅烧温度、时间、含碳量及草酸量对样品的形貌和电化学性能均有影响。其中，煅烧温度为800℃、时间为10h、含碳量为10％和草酸用量比为1∶6时具有最佳的电化学性能。倍率为1C时，首次放电容量为121.2 mAh·g-1，50次放电容量为120.9mAh· g-1，容量保持率为99.75％。
Li3V2(PO4)3/C的改性研究表明:Li3(VyLix)2(PO4)3/C、颗粒表面ZnO包覆及形貌改性均能改善Li3V2(PO4)3/C的电化学性能。①当x=0.06时，Li3(VyLix)2(PO4)3/C具有最佳的电化学性能，首次放电容量较x=0时提高了5.0 mAh·g-1;容量保持率较x=0时提高了2.3％。②当ZnO的包覆量为5％，Li3V2(PO4)3/C在电压范围为3.0～4.8 V，倍率为1C时，容量保持率较未包覆的提高了12.6％。③优化了溶胶凝胶-球磨合成路径，获得了超细且粒径大小分布窄，表面包覆大约10 nm厚的均匀无定形碳包覆层的样品。5C和10C的放电容量分别高达122.6和113.8 mAh·g-1。倍率为1C的50次循环容量保持率为100％。
Li3V2(PO4)3/C的锂离子扩散动力学研究表明:含碳量对锂离子的扩散系数有影响，其中含碳量为7.5％具有最大的锂离子扩散系数。在固相中，CV曲线中三个氧化峰对应的锂离子扩散系数分别为1.025×10-7，3.046×10-7和0.701×10-7 cm2·S-1，第一个和第三个还原峰对应的扩散系数分别为1.436×10-10和2.056×10-10 cm2·S-1。在液相中，分别为0.504×10-7，1.075×10-7和0.163×10-7 cm2·S-1，和0.507×10-10，0.133×10-10 cm2·S-1。另一个还原峰对应的扩散系数均随含碳量的增大而增大。
锂离子电池;正极材料;扩散系数;溶胶凝胶
广西大学
硕士
化学工艺
粟海锋
2013
中文
TM912.9;TM910.4
83
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）