微波法制备锂离子电池正极材料磷酸钒锂及其改性研究

发布时间：2017-12-16 21:10

  本文关键词：微波法制备锂离子电池正极材料磷酸钒锂及其改性研究

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【摘要】：单斜结构的Li_3V_2(PO_4)_3因具有结构稳定、循环性能优良及安全性能好等优点而日益为人们所关注。但由于其电子导电率低影响了电化学性能,因此提高电导率已成为研究这种材料的重点。本论文分别采用微波辅助-机械化学法和微波辅助-溶胶凝胶法合成了Li_3V_2(PO_4)_3正极材料并对其改性。利用XRD、SEM等技术对合成产物的结构及形貌进行了分析,并采用恒电流充放电、循环伏安(CV)等技术测试了材料的电化学性能。采用微波辅助-机械化学法,以磷酸二氢锂、五氧化二钒和蔗糖为原料,对微波辐射功率、微波辐射时间和碳源用量等因素进行了探索。结果表明:微波辐射功率、微波辐射时间和碳源用量对Li_3V_2(PO_4)_3晶形结构影响不大,但对样品形貌影响较大。不同条件下合成的Li_3V_2(PO_4)_3的充放电曲线形状相似,但比容量和循环性能差异很大。经过球磨、750W微波辐射10min、以蔗糖用量为30%合成的样品物理性能和电化学性能最为理想。合成样品的表面光滑,平均粒径分布比较均匀。在3.0-4.3V电压范围内,0.2C倍率下,首次放电容量为132.9m Ah/g,2C倍率下,首次放电容量为111.6m Ah/g。采用微波辅助-溶胶凝胶法研究微波辐射功率、微波辐射时间和碳源对样品结构、形貌和电化学性能的影响。与微波辅助-机械化学法相比,该方法反应所需功率降低,反应时间缩短。经过600W微波辐射7min、以柠檬酸为碳源合成的样品物理性能和电化学性能较优。首次放电容量为122.6m Ah/g,在不同倍率下循环后,容量虽有一定衰减,但保持率较高。在磷酸钒锂材料改性的研究方面,首先采用微波辅助-溶胶凝胶法对材料进行掺杂,通过不同量的Ni、Cr和Mo掺杂对Li_3V_2(PO_4)_3进行了改性。研究发现,掺杂对Li_3V_2(PO_4)_3的电化学性能有一定影响。结果表明:镍离子掺杂量为0.02时,合成的样品具有最好的电化学性能;铬离子的掺杂量为0.04,合成的样品具有最好的电化学性能;钼离子的掺杂量为0.04,合成的样品具有最好的电化学性能。其次以三聚氰胺为氮源,对锂离子电池LVP正极材料进行氮掺杂的碳包覆改性研究,结果表明:少量氮元素的加入改善了材料的电化学性能。
【学位授予单位】：新疆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912

【共引文献】

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1 唐艳;王雁英;郭孝东;钟本和;唐红;刘恒;;金属元素掺杂Li_3V_2(PO_4)_3正极材料的研究进展[J];材料导报;2012年03期

2 李伟伟;姚路;陈改荣;席国喜;;锂离子电池正极材料研究进展[J];电子元件与材料;2012年03期

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1 刘正;Li_3V_2(PO_4)_3正极材料制备及回收再利用[D];哈尔滨工业大学;2011年

2 孔令龙;锂离子电池硅基负极材料制备及改性研究[D];天津理工大学;2013年

3 周飞;铁氰化钾作为锂二次电池正极活性物质的研究[D];河南师范大学;2013年

4 武文艳;锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/rGO的合成及其电化学性能的研究[D];华中师范大学;2014年

5 张文静;流变相法和水热法制备锂离子电池正极材料磷酸钒锂及其性能研究[D];山东大学;2015年

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本文编号：1297465