本文關(guān)鍵詞：流變相法和水熱法制備鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰及其性能研究

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【摘要】：現(xiàn)代社會,能源問題已經(jīng)成為制約經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要因素,開發(fā)可再生的、無污染的新能源是解決能源問題的一大途徑。鋰離子電池以其能量密度高、無污染等優(yōu)點,在電動汽車及便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。正極材料作為鋰離子電池的重要組成部分,成為制約鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。聚陰離子型材料磷酸釩鋰因其能量密度高、理論容量高、安全性好、無污染等優(yōu)點,得到了廣泛研究和關(guān)注。本論文主要介紹流變相法和水熱法制備碳包覆磷酸釩鋰,并對其結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進行分析和研究。主要工作內(nèi)容如下：1.用簡單實用的流變相法制備磷酸釩鋰,在檸檬酸和甘氨酸的共同作用下,得到1-2μm的球狀顆粒。XRD和Raman譜圖證明材料中的剩余碳為無定形碳,對材料結(jié)構(gòu)無影響。在電壓范圍3.0-4.3 V時,25 C倍率下放電比容量能保持在89 mAhg-1,明顯優(yōu)于純相磷酸釩鋰材料,5 C和10 C倍率下循環(huán)120圈,容量保持率為98.1%和94.4%,在55℃環(huán)境中和快速充電-慢速放電條件下,材料仍能保持良好的電化學(xué)性能。2.采用水熱法制備碳包覆磷酸釩鋰,并探討后期包碳和水熱過程中一步包碳對材料性能的影響。實驗證明,兩種碳包覆方法得到的顆粒尺寸及形貌沒有太大差別,但后期包碳材料在3.0-4.3 V時,0.1 C倍率下初始放電比容量為131.0mAhg-1,接近理論比容量,25 C倍率下比容量仍能達到94.4 mAhg-1,5 C和10 C倍率下循環(huán)100圈,容量保持率為93.1%和96.0%,由循環(huán)伏安法算得鋰離子擴散系數(shù)為1.03×10-10,均優(yōu)于水熱一步法包碳制備的材料,材料具有良好的倍率性能和循環(huán)性能。3.以一縮二乙二醇做還原劑,采用水熱法制備片狀磷酸釩鋰,通過調(diào)節(jié)pH控制產(chǎn)品形貌。XRD結(jié)果顯示,不同pH下制備的磷酸釩鋰均為單斜結(jié)構(gòu),隨著pH的增加,產(chǎn)品形貌由片狀變?yōu)榍驙?當pH=0.5,1和2時,材料為片狀,pH=3.5時,材料為球狀。在720℃高溫煅燒后,由于顆粒的生長,片狀結(jié)構(gòu)均變厚。pH=2時得到的產(chǎn)品電化學(xué)性能最好,在3.0-4.3 V時,10 C倍率下的放電比容量能夠達到117.3 mAhg-1,在1 C循環(huán)100圈后,放電比容量為123.6 mAhg-1,容量保持97.8%。不同pH下的電化學(xué)性能的差異可能是由于pH對材料形貌的調(diào)節(jié),進一步影響了材料的電化學(xué)性能。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 正極材料 磷酸釩鋰 流變相法 水熱法
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-31
• 1.1 引言12
• 1.2 鋰離子電池的構(gòu)成、工作原理及特點12-14
• 1.3 二次鋰離子電池正極材料的研究進展14-16
• 1.4 Li_3V_2(PO_4)_3正極材料研究進展16-22
• 1.4.1 Li_3V_2(PO_4)_3正極材料的結(jié)構(gòu)16-17
• 1.4.2 Li_3V_2(PO_4)_3正極材料的充放電機理17-18
• 1.4.3 Li_3V_2(PO_4)_3正極材料的制備方法18-20
• 1.4.4 Li_3V_2(PO_4)_3正極材料的改性20-22
• 1.5 本論文研究意義及創(chuàng)新之處22
• 1.6 參考文獻22-31
• 第二章 材料制備及表征方法31-35
• 2.1 實驗原料及設(shè)備31-32
• 2.1.1 實驗原料31-32
• 2.1.2 實驗儀器設(shè)備32
• 2.2 材料表征方法32-33
• 2.3 電化學(xué)性能測試33-35
• 2.3.1 測試電池電極的制備33-34
• 2.3.2 電池組裝34
• 2.3.3 恒流充放電測試34
• 2.3.4 循環(huán)伏安測試34-35
• 第三章 甘氨酸和檸檬酸做復(fù)合螯合劑流變相法制備Li_3V_2(PO_4)_3/C正極材料35-46
• 3.1 引言35-36
• 3.2 碳包覆磷酸釩鋰Li_3V_2(PO_4)_3/C正極材料的制備36
• 3.3 實驗結(jié)果與討論36-42
• 3.3.1 材料結(jié)構(gòu)及形貌分析36-40
• 3.3.2 材料電化學(xué)性能40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 3.5 參考文獻43-46
• 第四章 水熱法分步碳包覆制備Li_3V_2(PO_4)_3/C正極材料46-62
• 4.1 引言46-47
• 4.2 Li_3V_2(PO_4)_3/C的制備47
• 4.3 實驗結(jié)果與討論47-57
• 4.3.1 材料結(jié)構(gòu)及形貌分析47-51
• 4.3.2 材料電化學(xué)性能51-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 4.5 參考文獻58-62
• 第五章 水熱法制備片狀Li_3V_2(PO_4)_3/C正極材料62-79
• 5.1 引言62-63
• 5.2 Li_3V_2(PO_4)_3/C的制備63
• 5.3 實驗結(jié)果與討論63-73
• 5.3.1 材料結(jié)構(gòu)及形貌分析63-69
• 5.3.2 材料電化學(xué)性能69-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 5.5 參考文獻74-79
• 第六章 總結(jié)79-81
• 致謝81-82
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及獲得的榮譽和獎勵82-83
• 附件83-87
• 學(xué)位論文評閩及答辯情況表87

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王佳偉;鋰離子電池正極材料Li_3V_2(PO_4)_3的制備與電化學(xué)性能研究[D];東北師范大學(xué);2012年

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本文編號：1016911