本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰的碳包覆改性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著經(jīng)濟的發(fā)展,環(huán)境污染問題日益顯現(xiàn),對大氣環(huán)境的治理以及不斷開發(fā)綠色能源環(huán)保材料成為研究的熱點。鋰離子電池因為其能量高、循環(huán)壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)點被認為是二十一世紀最理想的儲能材料。近年來,單斜結(jié)構(gòu)Li3V2(PO4)3(LVP)正極材料理論容量197 mAh g-1,具有循環(huán)性好,充放電電壓平臺高,價格低廉等優(yōu)點,被認為是繼LiFePO4之后另一個極具市場應(yīng)用潛力的鋰離子電池正極材料。但是其電子導(dǎo)電率較低,限制了其發(fā)展。本文重點研究采用流變相法合成和改性材料的電化學性能。本文采用流變相法制備磷酸釩鋰材料,選用兩種傳統(tǒng)碳源葡萄糖和檸檬酸包覆改性材料。結(jié)果顯示,碳包覆改性能抑制材料團聚現(xiàn)象。電化學性能也有明顯改善。3.0~4.8 V高電壓下,20周循環(huán)后葡萄糖和檸檬酸包覆的材料放電比容量分別為136mAh g-1和123 mAh g-1,明顯高于原始LVP樣品。對比發(fā)現(xiàn),葡萄糖包覆在提高材料的放電容量及循環(huán)性能上效果顯著,而檸檬酸對材料倍率性能的改性則更為優(yōu)異。此外,本文首次以環(huán)糊精為新型碳源,采用流變相法制備出碳包覆改性的LVP/C樣品,并對其合成溫度和碳包覆量等工藝條件進行了優(yōu)選,確定了最佳反應(yīng)條件。XRD、SEM和TEM分別顯示,合成材料為純相單斜結(jié)構(gòu)磷酸釩鋰,顆粒一次粒徑約為0.3μm,有效均勻包覆的無定形碳層約為50 nm。電化學性能測試表明,樣品在3.0~4.3 V電壓下,0.1 C倍率放電,材料的首周放電容量為111 mAh g-1,循環(huán)50周后,容量保持在109.3 mAh g-1。與此同時,本文采用另一種新型碳源海藻酸,結(jié)合流變相法成功制備出碳包覆改性的LVP/C樣品,在最優(yōu)溫度下,對該碳源的碳包覆量進行了優(yōu)選,對比了不同包覆量對材料微觀結(jié)構(gòu)和電化學性能的影響,尋求最佳值。微觀結(jié)構(gòu)和電化學性能表明,當海藻酸包覆量為10%時,材料的性能最優(yōu)。XRD表明該材料峰強最強。SEM顯示,該材料顆粒粒徑最小,約為0.8μm。3.0~4.8 V包覆量為10%的樣品初始容量最高,首周放電容量為157.6 mAh g-1,循環(huán)80周后放電容量為121.1 m Ah g-1,展現(xiàn)良好的循環(huán)性能和倍率性能。與環(huán)糊精相比,海藻酸包覆材料的電化學性能有所增強,但二者相差不大。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 磷酸釩鋰 流變相法 碳包覆 環(huán)糊精 海藻酸
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O646;TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 鋰離子電池概述11-14
• 1.1.1 鋰離子電池的發(fā)展過程11-12
• 1.1.2 鋰離子電池的分類和優(yōu)缺點12
• 1.1.3 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理12-14
• 1.2 鋰離子電池正極材料的發(fā)展14-19
• 1.2.1 層狀結(jié)構(gòu)正極材料LiCoO_2、LiNiO_2、LiMnO_2、LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_214-16
• 1.2.2 尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn2O_416-17
• 1.2.3 橄欖石結(jié)構(gòu)LiFePO_417-19
• 1.3 關(guān)于磷酸釩鋰正極材料制備方法的研究19-21
• 1.3.1 高溫固相合成法19
• 1.3.2 碳熱還原法19-20
• 1.3.3 溶膠凝膠法20
• 1.3.4 新型合成方法流變相法20-21
• 1.4 關(guān)于磷酸釩鋰正極材料改性方法的研究21-24
• 1.4.1 碳包覆改性研究21-22
• 1.4.2 金屬單質(zhì)包覆改性研究22
• 1.4.3 金屬氧化物包覆改性研究22-23
• 1.4.4 金屬摻雜23-24
• 1.4.5 控制形貌特征24
• 1.5 本論文選題及研究內(nèi)容24-27
• 第2章 實驗試劑、儀器、研究方法27-33
• 2.1 實驗試劑27
• 2.2 實驗儀器27-28
• 2.3 研究方法及原理28-33
• 2.3.1 材料制備方法28-29
• 2.3.2 材料改性方法29
• 2.3.3 前驅(qū)體熱重分析29
• 2.3.4 材料結(jié)構(gòu)及形貌表征29-30
• 2.3.5 電極制備及電池的組裝30
• 2.3.6 電化學性能測試30-33
• 第3章 采用傳統(tǒng)碳源包覆改性Li_3V_2(PO_4)_3 的研究33-40
• 3.1 引言33
• 3.2 實驗33-34
• 3.2.1 材料的制備33-34
• 3.2.2 電池的組裝34
• 3.2.3 樣品的表征和性能測試34
• 3.3 結(jié)果與討論34-39
• 3.3.1 樣品XRD分析34-35
• 3.3.2 樣品形貌分析35-36
• 3.3.3 電化學性能測試36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 新型碳源環(huán)糊精包覆改性Li_3V_2(PO_4)_3 的研究40-54
• 4.1 前言40
• 4.2 實驗40-41
• 4.2.1 材料的制備40-41
• 4.2.2 電池的組裝41
• 4.2.3 樣品的表征和性能測試41
• 4.3 結(jié)果與討論41-52
• 4.3.1 樣品前軀體熱重分析41-42
• 4.3.2 相同溫度下最佳包覆量材料研究42-44
• 4.3.3 最佳包覆量材料不同溫度性能研究44-45
• 4.3.4 最優(yōu)條件合成材料性能研究45-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 新型碳源海藻酸包覆改性Li_3V_2(PO_4)_3 的研究54-63
• 5.1 前言54
• 5.2 實驗54-55
• 5.2.1 材料的制備54
• 5.2.2 電池的組裝54-55
• 5.2.3 樣品的表征和性能測試55
• 5.3 結(jié)果與討論55-62
• 5.3.1 樣品XRD分析55-56
• 5.3.2 樣品SEM分析56-57
• 5.3.4 電化學性能測試57-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻65-72
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單72-73
• 致謝73

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本文編號：332631