本文關(guān)鍵詞：溶膠—凝膠法合成磷酸釩鋰正極材料及其性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋰離子電池正極材料 溶膠-凝膠法 超聲空化 電化學(xué)性能 Li_3V_2(PO_4)_3

【摘要】：本論文系統(tǒng)研究了溶膠-凝膠法合成Li_3V_2(PO_4)_3/C復(fù)合材料的方法學(xué),探究了合成過程中的關(guān)鍵影響因素(螯合劑、燒結(jié)溫度、pH值和輔助方法)對材料性能的影響,使用XRD, SEM和拉曼光譜對合成材料的結(jié)構(gòu)進行表征,用循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗測試分析材料的電化學(xué)性能。以檸檬酸為螯合劑,分別在650℃、750℃和850℃下退火制備Li_3V_2(PO_4)_3/C材料進行對比,退火溫度為650℃時合成的樣品結(jié)晶不完全,有雜相存在,隨著溫度升高,材料的結(jié)晶性改善,但是溫度升高到850℃時,所得顆粒的團聚現(xiàn)象非常嚴重,優(yōu)化得到在750℃時,材料的結(jié)品性好,而且顆粒較小,團聚較少；以檸檬酸為螫合劑,750℃為退火溫度經(jīng)球磨干凝膠合成出Li_3V_2(PO_4)_3/C材料,與未球磨合成的Li_3V_2(PO_4)_3/C材料進行對比,發(fā)現(xiàn)球磨減弱了材料合成過程中顆粒的團聚現(xiàn)象,使顆粒尺寸均勻分布,顆粒具有大的比表面積,增加了材料的電子電導(dǎo)率,使其在大倍率的充放電速率下有更好的容量保持率,但是EIS測試分析發(fā)現(xiàn),球磨對鋰離子擴散系數(shù)并沒有太大的影響；采用超聲破碎儀產(chǎn)生超聲波,利用超聲空化作用,輔助溶膠-凝膠法合成Li_3V_2(PO_4)_3/C材料。結(jié)果發(fā)現(xiàn)超聲空化作用可以使反應(yīng)物分散混合均勻,合成的材料具有更均勻的尺寸分布和更少的團聚度,表現(xiàn)在電化學(xué)性能上為：0.2 C的倍率下,3.0-4.3 V區(qū)間內(nèi)進行充放電,傳統(tǒng)方法合成的Li_3V_2(PO_4)_3/C (LVP/C)和超聲輔助合成的Li_3V_2(PO_4)_3/C (LVP/C-U)的首次放電比容量分別為111.0和117.4mAh g-1;而在3.0～4.8 v區(qū)間內(nèi),LVP/C-U的首次放電比容量為162.4 mAhg-1,比LVP/C要大10 mAhg1; LVP和LVP/C-U中鋰離子擴散率分別為2.1×10-10和3.2 x 10-10 cm2 s-1,即超聲合成的LVP比未超聲的材料的鋰離子擴散率高了將近50%,而且LVP/C-U的電荷轉(zhuǎn)移阻抗也遠小于LVP/C;研究了酒石酸作為螯合劑合成Li_3V_2(PO_4)_3/C材料,分別改變酒石酸的量和溶液pH值合成Li_3V_2(PO_4)_3材料,發(fā)現(xiàn)酒石酸的量影響材料的結(jié)晶性：V205和酒石酸的摩爾比為1.3時,結(jié)晶性最好,倍率性能優(yōu)異；而pH值影響材料的晶粒的尺寸和團聚度：pH=4時,材料晶粒尺寸分布均勻,團聚少,低倍率循環(huán)性能好,pH=9時,材料晶粒尺寸小,團聚多,高倍率循環(huán)性能好。但是放電比容量都小于以檸檬酸為螯合劑合成的Li_3V_2(PO_4)_3/C,所以需要進一步優(yōu)化其制備條件。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池正極材料 溶膠-凝膠法 超聲空化 電化學(xué)性能 Li_3V_2(PO_4)_3
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;TQ131.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 鋰離子電池的工作原理及結(jié)構(gòu)10-11
• 1.3 動力鋰離子電池正極材料研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 Li_3V_2(PO_4)_3正極材料12-15
• 1.4.1 磷酸釩鋰材料的結(jié)構(gòu)特點和電化學(xué)特性12-13
• 1.4.2 磷酸釩鋰材料的制備方法13-14
• 1.4.3 磷酸釩鋰材料的改性方法14-15
• 1.5 本文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新15-16
• 1.6 本論文的結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第二章 Li_3V_2(PO_4)_3正極材料的合成與測試17-23
• 2.1 實驗材料及設(shè)備17-18
• 2.2 溶膠凝膠法制備Li_3V_2(PO_4)_3材料18-20
• 2.3 電化學(xué)性能測試20-21
• 2.3.1 紐扣電池的組裝20
• 2.3.2 充放電性能測試20
• 2.3.3 循環(huán)伏安法(CV)測試20-21
• 2.3.4 電化學(xué)阻抗(EIS)測試21
• 2.4 材料物理性能表征21-23
• 2.4.1 物相分析21
• 2.4.2 表面形貌及元素分析21-22
• 2.4.3 拉曼光譜分析和電子電導(dǎo)率的測定22-23
• 第三章 退火溫度和球磨對Li_3V_2(PO_4)_3性能的影響23-35
• 3.1 退火溫度對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料性能的影響23-29
• 3.1.1 退火溫度對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料結(jié)構(gòu)和形貌的影響23-25
• 3.1.2 退火溫度對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料電化學(xué)性能的影響25-29
• 3.2 球磨對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料性能的影響29-34
• 3.2.1 球磨對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料結(jié)構(gòu)和形貌的影響29-31
• 3.2.2 球磨對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料電化學(xué)性能的影響31-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 超聲輔助溶膠-凝膠法合成Li_3V_2(PO_4)_3/C35-44
• 4.1 超聲空化作用35-36
• 4.2 超聲輔助合成Li_3V_2(PO_4)_3/C材料的結(jié)構(gòu)和形貌36-38
• 4.3 超聲輔助合成Li_3V_2(PO_4)_3/C材料的恒流充放電測試38-40
• 4.4 超聲輔助合成Li_3V_2(PO_4)_3/C材料的CV測試40-42
• 4.5 超聲輔助合成Li_3V_2(PO_4)_3/C材料的電化學(xué)阻抗測試42-43
• 4.6 本章小結(jié)43-44
• 第五章 以酒石酸為螯合劑合成Li_3V_2(PO_4)_3/C44-50
• 5.1 以不同質(zhì)量的酒石酸合成Li_3V_2(PO_4)_3材料44-47
• 5.1.1 酒石酸的量對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料結(jié)構(gòu)和形貌的影響44-46
• 5.1.2 酒石酸的量對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料倍率性能的影響46-47
• 5.2 以酒石酸為螯合劑時pH值對Li_3V_2(PO_4)_3材料性能的影響47-49
• 5.2.1 pH值對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料結(jié)構(gòu)和形貌的影響47-48
• 5.2.2 pH值對Li_3V_2(PO_4)_3/C材料倍率性能的影響48-49
• 5.3 本章小結(jié)49-50
• 第六章 全文總結(jié)與展望50-52
• 6.1 全文總結(jié)50
• 6.2 后續(xù)工作展望50-52
• 致謝52-53
• 參考文獻53-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果59

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 向偉;唐艷;王雁英;鐘本和;方為茂;劉恒;郭孝東;;pH值和螯合劑復(fù)合作用對正極材料Li_3V_2(PO_4)3/C性能的影響(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年05期

，

本文編號：764076