鋰離子電池正極材料釩取代硅酸鐵鋰的研究.pdf

1、聚陰離子型材料如硅酸鐵鋰具有原料豐富、熱穩(wěn)定性和安全性能好、理論放電容量高等優(yōu)點(diǎn)，是理想的動(dòng)力電池正極材料。雖然這類材料有可能獲得脫/嵌超過(guò)一個(gè)鋰的電容量，但存在第二個(gè)鋰離子脫/嵌電壓過(guò)高和材料變形較大的問(wèn)題。理論上預(yù)測(cè)釩取代硅酸鐵鋰有望克服這些問(wèn)題，因此，有必要通過(guò)探索釩取代硅酸鐵鋰正極材料的合成方法，從而制備高性能的釩取代硅酸鐵鋰正極材料。
　　本論文采用溶膠-凝膠法制備前驅(qū)體，再通過(guò)固相燒結(jié)法制備不同釩取代量的碳包覆硅酸鐵鋰

2、正極材料。通過(guò)選用不同的釩源，合成了一系列不同釩取代硅酸鐵鋰復(fù)合材料，系統(tǒng)地研究了釩取代量對(duì)硅酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)、組成和性能的影響，并進(jìn)一步探索了制備高性能釩取代硅酸鐵鋰正極材料的可行性。
　　結(jié)果表明，無(wú)論是直接采用偏釩酸銨（高價(jià)釩），還是采用經(jīng)碳熱還原法處理得到的三氧化二釩（低價(jià)釩）制備的不同釩取代硅酸鐵鋰正極材料，主要保留了硅酸鐵鋰的P21/n結(jié)構(gòu)，但存在偏硅酸鋰和金屬氧化物等雜質(zhì)。隨著理論釩取代量的增加，雜質(zhì)量呈線性增長(zhǎng)，高價(jià)釩

3、取代硅酸鐵鋰的顆粒增大，而低價(jià)釩取代硅酸鐵鋰的顆粒則減小。此外，釩的引入提高了包覆碳的石墨化程度。在室溫和電流密度為10mA/g條件下，理論釩取代量為5％的硅酸鐵鋰最大放電比容量分別為130.8mAh/g（高價(jià)釩）和130.7mAh/g(低價(jià)釩)，相對(duì)于未取代的硅酸鐵鋰最大放電比容量為161mAh/g，雖然沒有顯著提高容量，但容量衰減有所減小。經(jīng)41次充放電循環(huán)后，理論釩取代量為5％的硅酸鐵鋰放電比容量幾乎沒有衰減，顯示出良好的循環(huán)性能