本文關(guān)鍵詞：鋰電池正極材料釩酸銨的制備及其性能研究

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【摘要】：具有層狀結(jié)構(gòu)的釩酸銨(如NH4V3O8、NH4V4O10)因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu),不僅可以作為正極材料用于鋰離子電池,還可用于超級(jí)電容器、氣敏原件及催化領(lǐng)域,具有廣闊的研究前景。由于VO3-的水解和縮聚過(guò)程與溶液p H值、溫度等條件息息相關(guān),制備工藝與合成條件對(duì)釩酸銨的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能影響很大。本論文采用多種合成方法來(lái)對(duì)NH4V3O8和(NH4)2V10O25·8H2O進(jìn)行調(diào)控,借助XRD、SEM、TEM等表征手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征測(cè)試,并通過(guò)恒流充放電、CV和EIS等電化學(xué)方法對(duì)各樣品進(jìn)行性能測(cè)試,研究合成工藝對(duì)其結(jié)構(gòu)及性能的影響。采用微波水熱法可控合成了四種結(jié)構(gòu)(如花球狀、納米帶、納米棒、片狀)NH4V3O8微納米材料。當(dāng)p H值、溫度、NH4VO3濃度及反應(yīng)時(shí)間改變時(shí),可得到不同結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的NH4V3O8。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):p H為3~6、濃度為0.1~0.2mol·L-1、120~200℃微波水熱反應(yīng)60~120min均可得到純相的NH4V3O8。NH4V3O8材料的最佳微波水熱合成條件為:p H=3、c=0.1mol·L-1、T=150℃、t=60min,該條件下所得NH4V3O8納米帶尺寸均勻、分散性好、長(zhǎng)徑比大,在15m A·g-1的首次放電容量為332m Ah·g-1,經(jīng)20次循環(huán)后容量仍為296m Ah·g-1。在60、120、240、300m A·g-1,其容量分別為279、248、217和189m Ah·g-1。通過(guò)水浴法在70~90℃得到了純相的NH4V3O8,p H值對(duì)產(chǎn)物NH4V3O8的結(jié)構(gòu)及性能有顯著影響。p H為3、90℃水浴2h所得納米棒狀NH4V3O8的電化學(xué)性能在水浴法所得樣品中最好,其15m A·g-1的初始放電容量為245m Ah·g-1,經(jīng)20次循環(huán)后容量仍為235m Ah·g-1(約占最高容量的96%)。該樣品在60、120、240、300m A·g-1的容量分別為234、179、156、129m A·g-1,其性能雖然比不上微波水熱法所得NH4V3O8納米帶,但明顯優(yōu)于共沉淀法制備的NH4V3O8材料。溶劑種類(lèi)也會(huì)影響產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),當(dāng)在體系中加入乙醇后,NH4V3O8的形貌由團(tuán)聚嚴(yán)重的納米棒變?yōu)榧{米棒自組裝的花球狀;加入乙二醇后,產(chǎn)物變?yōu)榧{米棒自組裝的海膽狀(NH4)2V10O25·8H2O。為了改善NH4V3O8的結(jié)構(gòu)和性能,我們采用微波輻射法合成NH4V3O8。微波可降低NH4V3O8的生成溫度,通過(guò)微波輻射在65℃即可獲得NH4V3O8。比較65~90℃所得四個(gè)樣品可知:隨著溫度升高,產(chǎn)物NH4V3O8的結(jié)晶性增強(qiáng)、尺寸增大,性能也發(fā)生明顯變化,65℃所得NH4V3O8納米片性能最好,在15、30、120、240和300m A·g-1其容量分別為255、242、221、208和196m Ah·g-1,優(yōu)于水浴法所得納米棒狀NH4V3O8的性能。以水和乙二醇的混合溶液為溶劑,采用水浴法制備了(NH4)2V10O25·8H2O材料。溶液p H值及乙二醇加入量對(duì)產(chǎn)物(NH4)2V10O25·8H2O的形貌及性能有很明顯的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)p H為2、乙二醇加入量為50%時(shí)所得海膽狀(NH4)2V10O25·8H2O尺寸較小、結(jié)構(gòu)較為疏松,性能最好,在15、30、60、120、240、300m A·g-1,其放電容量分別為428、335、294、231、199和175m Ah·g-1。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM912;TQ113.79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 戴永年,楊斌,姚耀春,馬文會(huì),李偉宏;鋰離子電池的發(fā)展?fàn)顩r[J];電池;2005年03期

2 陳召勇;朱偉;朱華麗;張建利;李奇峰;;Electrochemical performances of LiFePO_4/C composites prepared by molten salt method[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2010年05期

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本文編號(hào)：1231459