本文關鍵詞：新型多元釩基鋰離子電池負極材料的儲鋰機理及電化學性能研究

  更多相關文章： 多元釩基負極材料 儲鋰機理 電化學性能優(yōu)化 電化學重構

【摘要】：新型多元釩基負極材料具有成本低廉、原料豐富、理論容量高等優(yōu)點,在鋰離子電池中具有潛在的應用價值,受到了廣泛的關注。然而此類材料的儲鋰機理比較復雜,尚需進一步研究。另外,此類材料電化學性能不夠理想,有待進一步優(yōu)化。本論文旨在探索新型多元釩基負極材料的制備及儲鋰機理,研究影響材料儲鋰容量及循環(huán)性能的關鍵因素,并通過有效手段提升其電化學性能。主要內(nèi)容和結果如下:(1)通過簡單方法制備了CoV2O6材料。充、放電機理研究表明:放電過程中,CoV2O6首先轉變?yōu)長iV2O5和Co3V2O8,隨后Co3V2O8逐漸轉變成CoO,同時形成了LixV2O5,最終CoO被還原成Co單質(zhì),放電過程出現(xiàn)無定型化。充電過程中,Li+從LixV2O5中脫出,Co單質(zhì)被氧化成CoO。通過將Co V2O6與天然石墨(NG)復合獲得了優(yōu)異的電化學性能:100次循環(huán)后其充、放電比容量分別為665和669 mAh g-1。(2)通過結構優(yōu)化設計首次在泡沫鎳上原位生長了NiV3O8納米片,將NiV3O8/Ni復合結構作為鋰離子電池電極顯示了優(yōu)異的電化學性能。經(jīng)過0.1~20 C 60次循環(huán)后,當恢復至小電流0.1 C時,其放電比容量能夠回到0.78 mAh cm-2。(3)通過水熱和固相燒結制備了與NG具有良好電化學兼容性的NiV3O8負極材料。研究表明,NiV3O8與NG在循環(huán)過程中發(fā)生了協(xié)同電化學重構,形成了均勻的多孔結構。所制備的NiV3O8/NG復合材料經(jīng)歷320次從0.16~3.1 A g-1重復倍率測試后,繼續(xù)在0.31 A g-1下循環(huán)360次后循環(huán)容量沒有出現(xiàn)明顯衰減,循環(huán)至680次后其充、放電比容量仍高達814和819 mAh g-1。(4)通過簡單方法制備了CuV2O6材料,首次將其應用于鋰離子電池負極并對其儲鋰機理進行研究。結果表明:放電過程中CuV2O6首先轉變?yōu)镃u3V2O8和LiV2O5,隨后Cu3V2O8逐漸轉變成CuO,同時形成LixV2O5,最終CuO被還原成Cu單質(zhì),放電過程伴隨著無定型化。充電過程中,Li+從LixV2O5中脫出,Cu單質(zhì)被氧化成CuO。通過與NG復合可以顯著提升CuV2O6的電化學性能。結果顯示:在110 mA g-1電流密度下其首次充、放電比容量分別為453和725 mAh g-1,200次循環(huán)后仍能保持在533和537 mAh g-1。(5)通過水熱和固相燒結法制備了多孔Zn3V3O8納米片。儲鋰機理研究表明其可作為一種新型嵌入型鋰離子電池負極材料。通過將其與NG復合顯示了優(yōu)異的電化學性能,所制備的Zn3V3O8/NG復合材料在120 mA g-1電流密度下循環(huán)200次后充、放電比容量穩(wěn)定在533和537 mAh g-1。
【學位授予單位】：三峽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912

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