本文以偏釩酸銨、二水合醋酸鋰、一水檸檬酸、二水合草酸、一水葡萄糖和可溶性淀粉等為原料,使用溶膠-凝膠法合成Li₃VO₄/C電極材料,并對(duì)反應(yīng)條件（碳源種類、碳含量、燒結(jié)溫度等）進(jìn)行優(yōu)化探索。研究表明,使用不同的碳源（一水檸檬酸、二水合草酸、一水葡萄糖和可溶性淀粉）合成的Li₃VO₄/C電化學(xué)性能均優(yōu)于Li₃VO₄。對(duì)比不同碳源合成的Li₃VO₄/C發(fā)現(xiàn),使用一水檸檬酸作為碳源合成的Li₃VO₄/C電化學(xué)性能最好。進(jìn)一步探究表明,當(dāng)偏釩酸銨和一水檸檬酸的投料比為1:1,燒結(jié)溫度為650℃時(shí)制得的樣品電化學(xué)性能最好。其作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí),在0.1 A·g^-1的電流密度下首次放電比容量為771.32 mAh·g^-1,首次充電比容量為524.27 mAh·g^-1;在1.0 A·g^-1的... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

第一個(gè)鋰離子電池（LiCoO2/Li+電解質(zhì)/石墨）內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

第1章緒論71.3.3鋰離子電容器鋰離子電池和超級(jí)電容器是兩種有廣闊應(yīng)用前景的儲(chǔ)能系統(tǒng)。鋰離子電池通常具有高能量密度、高工作電壓且沒有記憶效應(yīng)，主要不足在于它的功率密度、循環(huán)壽命和安全性。相反，超級(jí)電容器的優(yōu)勢(shì)恰恰在其功率密度、循環(huán)壽命和安全性，但是其能量密度較低。對(duì)于動(dòng)力儲(chǔ)能系統(tǒng)和電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，往往需要同時(shí)具備高能量密度、高功率密度以及長循環(huán)壽命。鋰離子電容器是混合型超級(jí)電容器的一種，具有比鋰離子電池更高的功率密度、更長的循環(huán)壽命和更好的安全性，比超級(jí)電容器更高的能量密度，是一種性能優(yōu)異的儲(chǔ)能系統(tǒng)。如圖1-2所示，鋰離子電容器彌補(bǔ)了鋰離子電池和超級(jí)電容器之間的空白[57,58]。鋰離子電容器一般由電池型電極作為負(fù)極，電容型電極作為正極。負(fù)極的電荷存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換主要取決于鋰離子的嵌入和脫出，受材料晶體結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散控制，影響其功率密度[59,60]。正極材料的電荷存儲(chǔ)是基于電極材料表面反應(yīng)而不是材料內(nèi)部的離子擴(kuò)散[2,61]，因而可以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，但是這種工作機(jī)制一定程度上限制了其容量。圖1-2幾種儲(chǔ)能系統(tǒng)功率密度與對(duì)應(yīng)能量密度圖（Ragone圖）[57]根據(jù)是否消耗電解質(zhì)，鋰離子電容器的充放電機(jī)理可分為以下三種：（1）電解質(zhì)消耗機(jī)制，這種鋰離子電容器中通常由脫嵌鋰化合物或金屬氧化物作為負(fù)極，電容型活性材料作為正極。在充電過程中，電解質(zhì)中的陰離子移動(dòng)并吸附在正極，鋰離子移動(dòng)并嵌入到負(fù)極中。放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極材料中脫出進(jìn)入電解液，正極吸附的陰離

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文10圖1-3Li3VO4的晶體結(jié)構(gòu)沿不同的軸投影的示意圖[78]a)和b)分別為沿c軸和a軸投影的Li3VO4的晶體結(jié)構(gòu)；c)和d)分別為沿c軸和a軸投影的Li6VO4的晶體結(jié)構(gòu)；e)該結(jié)構(gòu)的基本和原子；f)鋰嵌入后的Li3VO4結(jié)構(gòu)類似石墨Li3VO4的內(nèi)部機(jī)制也是影響其性能的一個(gè)重要因素。作為離子導(dǎo)體，低電導(dǎo)率一直影響著它的性能。已經(jīng)通過各種方法來改善Li3VO4的電子導(dǎo)電率，通常是與各種碳材料復(fù)合提升其性能。另外，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)對(duì)于Li3VO4性能也很重要，通常粒徑越小鋰離子擴(kuò)散越快，并且大多數(shù)情況下，高電子導(dǎo)電率和高鋰離子擴(kuò)散系數(shù)可能具有協(xié)同效應(yīng)，以增強(qiáng)Li3VO4的性能。例如，Ni等人[64]，報(bào)道的在納米級(jí)均勻的雜化的Li3VO4和C具有超高的離子電導(dǎo)率和超快的鋰離子擴(kuò)散速度。如圖1-4所示，在質(zhì)量和體積能量密度方面，Li3VO4/C與石墨和Li4Ti5O12相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，具有很大的實(shí)際應(yīng)用潛力。1.4.2Li3VO4的制備方法目前，已經(jīng)開發(fā)出多種合成Li3VO4的方法，由于這些方法都需要高溫?zé)Y(jié)，合成性能優(yōu)異的Li3VO4仍然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。反應(yīng)簡(jiǎn)單且易于控制的固相法可用于大規(guī)模的制備Li3VO4材料。合成過程中的原料、升溫速率、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間以及燒結(jié)氣氛等是影響最終產(chǎn)物成分、尺寸和

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]形貌遺傳法制備碳包覆棒狀Li3VO4鋰離子電池負(fù)極材料（英文）[J]. 秦鵬程,呂心頂,李程,鄭言貞,陶霞.  Science China Materials. 2019(08)
[2]錫摻雜LiNi0.5Mn1.5O4鋰離子電池高電壓正極材料的制備及性能研究（英文）[J]. 郝晶敏,劉海萍,吉元鵬,畢四富.  Science China Materials. 2017(04)



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