锂离子电池正极材料Li 3 V 2 （PO 4 ） 3 /C的掺杂改性研究

发布时间：2021-05-12 08:50

　　具有NASCION结构的单斜晶系磷酸钒锂正极材料是未来高性能锂离子电池的主要候选材料之一,这是由于它具有稳定的结构、优异的电化学性能、安全性能高和环境友好等优点,然而磷酸钒锂较低的电子电导率限制了其广泛使用。本论文采用掺杂金属离子的改性方法来改善磷酸钒锂材料的电化学性能,结合x-射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗等测试手段,综合探讨掺杂离子、掺杂量、碳源、合成方法、离子价态与材料的结构形貌和电化学性能之间的关系。研究结果表明：首先,分别采用酚醛树脂、聚偏氟乙烯（PVDF）作碳源,使用溶胶-凝胶法制备Ti⁴⁺掺杂的Li₃V₂-4/3xTix（PO₄）₃/C材料。研究表明,PVDF作为碳源合成掺杂材料的锂离子扩散系数较大,电子电导率高,小倍率下放电比容量高,循环可逆性好,容量保持率高。Ti⁴⁺掺杂量为5 wt.%时,材料电化学性能最佳。表明使用PVDF作碳源掺杂适量Ti⁴⁺可以提高材料的电化学性能。然后,以PVDF作碳源... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池概述
        1.2.1 锂离子电池的发展
        1.2.2 锂离子电池的结构
        1.2.3 锂离子电池的工作原理
        1.2.4 锂离子电池的性能特点
    1.3 锂离子电池正极材料研究概况
        1.3.1 层状结构LiCoO_2
        1.3.2 尖晶石结构LiMn_2O_4
        1.3.3 三元材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2
        1.3.4 橄榄石结构LiFePO_4
    1.4 Li_3V_2(PO_4)_3的研究进展
        1.4.1 Li_3V_2(PO_4)_3的结构特点
        1.4.2 Li_3V_2(PO_4)_3的充放电机理
        1.4.3 Li_3V_2(PO_4)_3的制备方法
        1.4.4 Li_3V_2(PO_4)_3的改性研究
    1.5 本文的选题背景
    1.6 本文的研究内容
第2章 材料合成及实验方法
    2.1 主要实验原料
    2.2 主要实验仪器及设备
    2.3 材料的制备方法
        2.3.1 高温固相法制备正极材料
        2.3.2 溶胶-凝胶法制备正极材料
    2.4 电极片的制作与电池组装
        2.4.1 电极片制作
        2.4.2 电池的组装
    2.5 材料的表征与性能测试
        2.5.1 粉末X-射线衍射(XRD)
        2.5.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.5.3 恒电流充放电测试
        2.5.4 循环伏安(CV)测试
        2.5.5 电化学阻抗(EIS)测试
        2.5.6 电子电导率σ测定
第3章 碳源对Li_3V_(2-4/3x)Ti_x(PO_4)_3/C结构与性能的影响
    3.1 引言
    3.2 酚醛树脂作碳源合成Li_3V_(2-4/3x)Ti_x(PO_4)_3/C材料的结构与性能
        3.2.1 结构与形貌分析
        3.2.2 电化学性能分析
    3.3 PVDF作碳源合成Li_3V_(2-4/3x)Ti_x(PO_4)_3/C材料的结构与性能
        3.3.1 结构与形貌分析
        3.3.2 电化学性能分析
    3.4 小结
第4章 不同制备方法对Li_3V_(1.95)Cr_(0.05)(PO_4)_3/C结构与性能的影响
    4.1 引言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 Li_3V_(1.95)Cr_(0.05)(PO_4)_3/C材料结构与形貌分析
        4.2.2 Li_3V_(1.95)Cr_(0.05)(PO_4)_3/C材料电化学性能分析
    4.3 小结
第5章 不同价态锰掺杂Li_3V_2(PO_4)_3结构与性能的影响
    5.1 引言
    5.2 Mn~(2+)掺杂合成Li_3V_(2-2x/3)Mn_x(PO_4)_3/C材料结构与性能
        5.2.1 结构与形貌分析
        5.2.2 电化学性能分析
    5.3 Mn~(4+)掺杂合成Li_3V_(2-4x/3)Mn_x(PO_4)_3/C材料结构与性能
        5.3.1 结构与形貌分析
        5.3.2 电化学性能分析
    5.4 小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录和参加的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池正极材料Li3V2-2x/3Mnx（PO4）3的溶胶凝胶法合成和电化学性能[J]. 刘国聪,刘又年,刘素琴,董辉.  无机材料学报. 2012(10)
[2]碳源对Li3V2（PO4）3正极材料性能的影响[J]. 张柳丽,邵光杰,许晓娟,薛寒明.  有色金属(冶炼部分). 2011(07)
[3]锰掺杂对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响（英文）[J]. 翟静,赵敏寿,王丹丹.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(03)
[4]LiFePO4/C正极材料的液相合成及电化学性能研究[J]. 阮艳莉,唐致远.  化学学报. 2008(06)
[5]共沉淀-微波法合成LiFePO4/C正极材料[J]. 徐云龙,马红彦,陶丽丽,刘栋.  化工新型材料. 2008(02)
[6]锂离子电池正极材料LiFePO4的结构和电化学反应机理[J]. 王连亮,马培华,李法强,诸葛芹.  化学通报. 2008(01)
[7]Ti4+离子掺杂对Li3V2（PO4）3晶体结构与性能的影响[J]. 刘素琴,李世彩,黄可龙,陈朝晖.  物理化学学报. 2007(04)
[8]分散剂PVA对水热反应制备LiFePO4性能的影响[J]. 李会林,詹晖,周运鸿.  电化学. 2006(03)
[9]锂离子电池及其发展前景[J]. 任学佑.  电池. 1996(01)



本文编号：3183121