具有NASCION結構的單斜晶系磷酸釩鋰正極材料是未來高性能鋰離子電池的主要候選材料之一,這是由于它具有穩(wěn)定的結構、優(yōu)異的電化學性能、安全性能高和環(huán)境友好等優(yōu)點,然而磷酸釩鋰較低的電子電導率限制了其廣泛使用。本論文采用摻雜金屬離子的改性方法來改善磷酸釩鋰材料的電化學性能,結合x-射線衍射、掃描電鏡、恒流充放電、循環(huán)伏安和電化學阻抗等測試手段,綜合探討摻雜離子、摻雜量、碳源、合成方法、離子價態(tài)與材料的結構形貌和電化學性能之間的關系。研究結果表明：首先,分別采用酚醛樹脂、聚偏氟乙烯（PVDF）作碳源,使用溶膠-凝膠法制備Ti⁴⁺摻雜的Li₃V₂-4/3xTix（PO₄）₃/C材料。研究表明,PVDF作為碳源合成摻雜材料的鋰離子擴散系數(shù)較大,電子電導率高,小倍率下放電比容量高,循環(huán)可逆性好,容量保持率高。Ti⁴⁺摻雜量為5 wt.%時,材料電化學性能最佳。表明使用PVDF作碳源摻雜適量Ti⁴⁺可以提高材料的電化學性能。然后,以PVDF作碳源... 

【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池概述
        1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展
        1.2.2 鋰離子電池的結構
        1.2.3 鋰離子電池的工作原理
        1.2.4 鋰離子電池的性能特點
    1.3 鋰離子電池正極材料研究概況
        1.3.1 層狀結構LiCoO_2
        1.3.2 尖晶石結構LiMn_2O_4
        1.3.3 三元材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2
        1.3.4 橄欖石結構LiFePO_4
    1.4 Li_3V_2(PO_4)_3的研究進展
        1.4.1 Li_3V_2(PO_4)_3的結構特點
        1.4.2 Li_3V_2(PO_4)_3的充放電機理
        1.4.3 Li_3V_2(PO_4)_3的制備方法
        1.4.4 Li_3V_2(PO_4)_3的改性研究
    1.5 本文的選題背景
    1.6 本文的研究內(nèi)容
第2章 材料合成及實驗方法
    2.1 主要實驗原料
    2.2 主要實驗儀器及設備
    2.3 材料的制備方法
        2.3.1 高溫固相法制備正極材料
        2.3.2 溶膠-凝膠法制備正極材料
    2.4 電極片的制作與電池組裝
        2.4.1 電極片制作
        2.4.2 電池的組裝
    2.5 材料的表征與性能測試
        2.5.1 粉末X-射線衍射(XRD)
        2.5.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.5.3 恒電流充放電測試
        2.5.4 循環(huán)伏安(CV)測試
        2.5.5 電化學阻抗(EIS)測試
        2.5.6 電子電導率σ測定
第3章 碳源對Li_3V_(2-4/3x)Ti_x(PO_4)_3/C結構與性能的影響
    3.1 引言
    3.2 酚醛樹脂作碳源合成Li_3V_(2-4/3x)Ti_x(PO_4)_3/C材料的結構與性能
        3.2.1 結構與形貌分析
        3.2.2 電化學性能分析
    3.3 PVDF作碳源合成Li_3V_(2-4/3x)Ti_x(PO_4)_3/C材料的結構與性能
        3.3.1 結構與形貌分析
        3.3.2 電化學性能分析
    3.4 小結
第4章 不同制備方法對Li_3V_(1.95)Cr_(0.05)(PO_4)_3/C結構與性能的影響
    4.1 引言
    4.2 結果與討論
        4.2.1 Li_3V_(1.95)Cr_(0.05)(PO_4)_3/C材料結構與形貌分析
        4.2.2 Li_3V_(1.95)Cr_(0.05)(PO_4)_3/C材料電化學性能分析
    4.3 小結
第5章 不同價態(tài)錳摻雜Li_3V_2(PO_4)_3結構與性能的影響
    5.1 引言
    5.2 Mn~(2+)摻雜合成Li_3V_(2-2x/3)Mn_x(PO_4)_3/C材料結構與性能
        5.2.1 結構與形貌分析
        5.2.2 電化學性能分析
    5.3 Mn~(4+)摻雜合成Li_3V_(2-4x/3)Mn_x(PO_4)_3/C材料結構與性能
        5.3.1 結構與形貌分析
        5.3.2 電化學性能分析
    5.4 小結
結論
參考文獻
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄和參加的科研項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]碳源對Li3V2（PO4）3正極材料性能的影響[J]. 張柳麗,邵光杰,許曉娟,薛寒明.  有色金屬(冶煉部分). 2011(07)
[3]錳摻雜對鋰離子電池正極材料Li3V2（PO4）3/C性能的影響（英文）[J]. 翟靜,趙敏壽,王丹丹.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(03)
[4]LiFePO4/C正極材料的液相合成及電化學性能研究[J]. 阮艷莉,唐致遠.  化學學報. 2008(06)
[5]共沉淀-微波法合成LiFePO4/C正極材料[J]. 徐云龍,馬紅彥,陶麗麗,劉棟.  化工新型材料. 2008(02)
[6]鋰離子電池正極材料LiFePO4的結構和電化學反應機理[J]. 王連亮,馬培華,李法強,諸葛芹.  化學通報. 2008(01)
[7]Ti4+離子摻雜對Li3V2（PO4）3晶體結構與性能的影響[J]. 劉素琴,李世彩,黃可龍,陳朝暉.  物理化學學報. 2007(04)
[8]分散劑PVA對水熱反應制備LiFePO4性能的影響[J]. 李會林,詹暉,周運鴻.  電化學. 2006(03)
[9]鋰離子電池及其發(fā)展前景[J]. 任學佑.  電池. 1996(01)



本文編號：3183121