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磷酸釩鋰正極材料的制備及其性能研究

發(fā)布時間:2018-03-11 12:14

  本文選題:正極材料 切入點:磷酸釩鋰 出處:《安徽工業(yè)大學》2017年碩士論文 論文類型:學位論文


【摘要】:由于我國正在向低碳經濟模式轉型,人們對經濟有效的能源存儲方案的需求越來越迫切。而鋰離子電池(LIB)由于其更高的能量密度,能量轉換效率和更長的使用壽命而引起了人們極大的關注。鋰離子電池(LIB)被認為是應用于現(xiàn)代電子產品,尤其是電動車輛(EV)和插電式混合動力電動車輛(PHEV)的最有潛力的新型能源之一。正極材料是鋰離子電池(LIB)的關鍵部分,決定了其電化學性能,安全性和成本。單斜結構Li_3V_2(PO_4)_3具有許多優(yōu)點:(1)高能量密度;(2)高理論容量(197m Ah/g)和工作電壓(高達4.6V);(3)Li~+遷移率高;(4)優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性;(5)高安全性能。然而,Li_3V_2(PO_4)_3具有較差的本征電子電導率(2.4×10~(-7) S·cm~(-1)),限制了其商業(yè)應用。本碩士論文在總結前人的研究基礎上,分別采用碳熱還原法、水熱法和溶膠-凝膠法改進了材料的電化學性能,并采用XRD、SEM和電化學測試等手段對樣品的結構、形貌以及電化學性能進行了表征和測試。本文的研究內容如下:1、采用碳熱還原法以蔗糖(20 wt%)為碳源制備了具有單斜結構的Li_3V_2(PO_4)_3/C復合材料,考察了Li_3V_2(PO_4)_3/C復合材料的電化學性質。結果表明:制備的Li_3V_2(PO_4)_3/C顆粒分布均勻,顆粒尺寸為100-500 nm且碳均勻包覆在樣品表面,有利于縮短Li_3V_2(PO_4)_3中鋰離子的擴散路徑。該樣品在電壓區(qū)間3.0-4.3 V,0.5 C倍率下的首次放電容量為105.51 m Ah/g,78次循環(huán)后,樣品的放電比容量為99.55 m Ah/g,容量保持率高達94.35%,庫倫效率保持率為98.89%。2、采用水熱法,首次以PVP為碳源,以草酸為碳源和螯合劑,當PVP添加量為10 wt%,煅燒溫度為750℃下制備出了具有單斜結構的Li_3V_2(PO_4)_3/C復合材料,考察了Li_3V_2(PO_4)_3/C復合材料的電化學性質。結果表明:制備的Li_3V_2(PO_4)_3/C形貌為顆粒與棒狀混合結構,顆粒尺寸為100-500 nm,棒狀結構長度為500 nm-1 um,寬度小于10 nm。樣品的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能優(yōu)良,在電壓區(qū)間3.0-4.3 V時,在10 C的高倍率下,樣品的首次放電比容量為85.32m Ah/g,10次循環(huán)后的放電容量仍有85.25 m Ah/g,容量保持率為99.92%。3、采用溶膠凝膠法以PVP(10 wt%)為碳源制備了具有單斜結構的Li_3V_2(PO_4)_3/C復合材料,考察了Li_3V_2(PO_4)_3/C復合材料的電化學性質。結果表明:制備的Li_3V_2(PO_4)_3/C顆粒表面具有多孔結構,孔尺寸小于200 nm,有利于電解液的滲透。樣品表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。在3.0-4.8 V,在5C的高倍率下,樣品的首次放電比容量為115.39 m Ah/g,10次循環(huán)后的放電容量為111.25 m Ah/g,容量保持率高達96.40%。4、作者闡述了論文結論,對比了三種實驗方法,對論文的不足做出總結,對未來的工作進行了展望。
[Abstract]:......
【學位授予單位】:安徽工業(yè)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2017
【分類號】:TM912

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本文編號:1598119

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