低电压高容量锂电池钒基负极材料的合成及电化学性能研究

发布时间：2017-11-21 13:14

  本文关键词：低电压高容量锂电池钒基负极材料的合成及电化学性能研究

  更多相关文章： 锂离子电池 钒基 负极材料 Li3VO4 LiCuVO4

【摘要】：锂离子电池由于具有高容量、低成本、长寿命、安全性和无污染等优点,正成为目前储能领域主要使用的的二次电池。电极材料对电池的性能有着最终的决定性作用,因此对电极材料不断的的研究探索不仅重要而且意义非凡。钒基负极材料是一种全新的负极材料,其电压平台低、容量高、安全性好、能量密度高等,正逐渐成为研究的热点。钒酸锂(Li3VO4)作为一种负极材料,其工作平台电压为0.5 V左右的水平,理论比容量高达394 m Ah/g,倍率性能和循环性能相对较高。但是其存在首次不可逆容量较高等缺点未能得到良好的解决,因此有必要通过对其进一步研究寻找影响因素和解决方案。本文对该负极材料采用溶胶凝胶法制备,通过分析不同煅烧温度、不同煅烧时间、不同溶液p H等因素对材料晶体结构的变化、形貌差别和电化学性能高低的影响。研究发现溶液调节在p H=4.5,煅烧温度保持为600℃,煅烧时间设定为12 h的条件下,制备的材料性能最优秀。在设定充放电倍率0.1C,0.2C和0.5C下,得到的首次放电比容量分别为472 m Ah/g、384 m Ah/g和389 m Ah/g。充放电50次后,充放电比容量仍高达288 m Ah/g、322 m Ah/g和232 m Ah/g。其中0.1C下,材料的充放电平台分别为1.3 V和0.7 V。材料在循环性能表现良好,其应用前景可以预见。Li Cu VO4作为负极材料,其工作平台电压与Li3VO4同为0.5 V,然而其充放电容量远高于后者,具有较高的循环性能和倍率性能。然而该材料存在首次不可逆容量较高难以解决,因此需要不断研究寻找改良方法。本文对Li Cu VO4采用传统固相法制备,通过分析煅烧温度的高低、煅烧时间长短对其晶体结构差异、形貌变化和电化学性能优劣的影响。实验中通过对比发现在溶液煅烧温度设定为550℃,煅烧时间保持为16 h下,所制备的材料在设定的实验条件下有着最好的电化学性能。在充放电倍率50 m A/g、200 m A/g和500 m A/g下,首次放电比容量分别为808m Ah/g、749 m Ah/g和787 m Ah/g。循环50次后,充放电比容量仍高达406 m Ah/g、387 m Ah/g和376 m Ah/g。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨军;;硅基负极材料研究开发与产业化进展[J];精细与专用化学品;2012年04期

2 邓姝皓;易丹青;赵丽红;周玲伶;王斌;冀成年;兰博;;一种新型海水电池用镁负极材料的研究[J];电源技术;2007年05期

3 刘元刚;唐致远;陈玉红;徐强;;商品化石墨作为聚合物锂离子电池负极材料的性能表征[J];材料热处理学报;2007年02期

4 罗益锋;碳纤维制的锂电池负极材料[J];高科技纤维与应用;1996年Z1期

5 池汝安;陈志伟;路莎莎;;负极材料四氧化三钴的液相沉淀法制备及其性能[J];武汉工程大学学报;2014年04期

6 张强;艾常春;刘洋;胡意;张睿;田琦峰;;四氧化三钴负极材料合成方法研究进展[J];无机盐工业;2014年03期

7 赵敏;;一种可弯折电池负极材料及其制造方法[J];橡胶工业;2009年09期

8 谭晓旭;唐谊平;曹华珍;郑国渠;;三维负极材料二氧化钛纳米管阵列的研究进展[J];电池;2011年06期

9 姜前蕾;贾梦秋;薛锐生;;锡锑铜氧合金负极材料的电化学性能[J];电池;2012年04期

10 张力;;日本将量产新型锂电池负极材料[J];现代化工;2012年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 辛星;姚霞银;许晓雄;刘兆平;;高性能硅碳复合负极材料的研究[A];第29届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2011年

2 宰建陶;陶立奇;钱雪峰;;具有多级微纳结构的石墨烯基锂电池负极材料的设计合成[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年

3 吴玉祥;;锂电池之负极材料技术[A];推进节能环保，，给力绿色崛起——海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会2012年海南机械科技学术报告会特邀专题报告集[C];2012年

4 罗飞;褚赓;李俊杰;李泓;陈立泉;;锂离子电池纳米硅/碳复合负极材料的研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第24分会：化学电源[C];2014年

5 杨军;王可;文钟晟;解晶莹;刘宇;王保峰;;高容量二次锂电池负极材料[A];2002年材料科学与工程新进展（上）——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年

6 杨扬;范少夫;陈桥;吴刚;;基于多面体低聚倍半硅氧烷的碳/硅复合负极材料[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（上册）[C];2012年

7 唐好庆;唐致远;;负极材料Li_2ZnTi_3O_8/C的制备及其电化学性能研究[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年

8 冯雪娇;杨军;苗荣荣;王久林;努丽燕娜;;硅基负极材料结构设计及电化学研究[A];中国固态离子学暨电池材料青年学术论坛——论文摘要集[C];2013年

9 付丽君;张涛;吴宇平;吴浩青;;锂离子电池碳包覆负极材料的研究[A];庆祝中国硅酸盐学会成立六十周年固态离子学分会学术研讨会论文集[C];2005年

10 左朋建;尹鸽平;郝雪峰;;锂离子电池硅铜复合负极材料的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（上集）[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 李东周;锂电负极材料开发亟须多样化[N];中国化工报;2012年

2 本报记者 钱卓　本报通讯员 张德杰 李培强;平度将建全球最大锂电池负极材料生产基地[N];青岛日报;2010年

3 王芳　姜木金;科捷项目建设争分夺秒[N];镇江日报;2010年

4 钱卓　许伟军;平度加快建全球最大锂电池负极材料生产基地[N];青岛日报;2011年

5 万红波　谢燕婷 胡玉连;锂电池碳负极材料专利申请现状及发展趋势[N];中国知识产权报;2013年

6 徐海 明山 兆军;低温镍-氢电池研制成功[N];科技日报;2001年

7 ;金属贮氢/镍电池用无钴负极材料及制备方法[N];中国有色金属报;2005年

8 黄正　首席记者 彭文辉;正拓新能源公司签约投资我市锂能产业[N];宜春日报;2011年

9 李玉峰;建北方最大再生资源综合利用示范区[N];天津日报;2006年

10 记者解广军;北汽集团投资鸡西的锂离子动力电池负极材料及石墨深加工项目奠基[N];鸡西日报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吕洪岭;锂离子电池用锡基、铁基负极材料的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2014年

2 王保峰;二次锂电池中高容量硅/碳复合负极材料的合成及电化学研究[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2004年

3 李成均;含钛类锂电池负极材料的合成及其电化学性能的研究[D];华东理工大学;2013年

4 楠顶;锂离子电池自支撑一维多孔碳与硅碳复合负极材料研究[D];清华大学;2014年

5 姚文俐;锂离子电池高容量氧化钴负极材料的研究[D];上海交通大学;2008年

6 文钟晟;锂离子电池用高容量含硅负极材料研究[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2004年

7 陈立宝;锂离子电池高容量硅基薄膜负极材料的研究[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2007年

8 滕冬华;多级异质过渡金属化合物/碳纳米纤维薄膜负极材料的制备及其性能研究[D];北京化工大学;2014年

9 崔王君;锂离子电池锡基负极材料的合成及性能表征[D];复旦大学;2011年

10 梁英;锡基负极材料的制备及电化学吸脱锂性质[D];华中师范大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 卢斌;SnO_2/Cu/C复合负极材料的制备和嵌锂特性研究[D];华南理工大学;2015年

2 宋怡楠;氧化石墨热解炭与硬炭作锂（钠）离子电池负极材料的研究[D];河北大学;2015年

3 窦一博;锂离子电池硅基复合负极材料的制备及结构性能研究[D];浙江大学;2015年

4 文思静;喷雾干燥法合成Li_4Ti_5O_(12)负极材料的研究[D];大连交通大学;2015年

5 杨中华;钠离子电池负极材料Na_2Ti_3O_7@CNT的制备及电化学性能研究[D];苏州大学;2015年

6 张峗;镁空气电池电极材料及电解液的优化[D];上海交通大学;2015年

7 胡超;液态丙烯腈低聚物包覆石墨锂离子电池负极材料的研究[D];深圳大学;2015年

8 吴玉潭;低电压高容量锂电池钒基负极材料的合成及电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 刘恩诚;一氧化硅/石墨/碳复合负极材料的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 颜世银;锂离子电池改性硅/石墨负极材料的性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

本文编号：1211035