鋰離子電池用磷酸釩鋰和硫正極材料制備及電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池商品化以來(lái),已經(jīng)成為了主要?jiǎng)恿﹄娫粗弧涡盠i3V2(PO4)3正極材料,因其高穩(wěn)定性、高容量及高電位等特點(diǎn)被廣泛研究。與此同時(shí),單質(zhì)硫正極材料由于能量密度高、性能優(yōu)良和價(jià)格低廉等特點(diǎn)也是得到了廣泛關(guān)注。本論文采用溶膠凝膠法制備Li3V2(PO4)3基正極材料,分析材料微結(jié)構(gòu)并探討其儲(chǔ)鋰性能;采用堿活化法制備出超高比表面積的多孔碳材料,研究材料微結(jié)構(gòu),分析多孔碳材料電化學(xué)電容性能,探索其在碳/硫高性能復(fù)合正極材料中的應(yīng)用。<

2、br>　　 本文第三章,以LiOH·H2O,NH4VO3,NH4H2PO4,二價(jià)金屬化合物為原料,以檸檬酸作為螫合劑和碳源,采用溶膠凝膠法合成了單斜結(jié)構(gòu)的Li3V2-x(M0.5Ti0.5)x(PO4)3復(fù)合材料。通過(guò)掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)及其恒流電化學(xué)測(cè)試等方法研究討淪了制備工藝、金屬摻雜對(duì)樣品性能影響。Li3V2-x(M0.5T0.5)x(PO4)3與純相材料相比,當(dāng)摻雜Co和Ti,樣品性能最佳,在0.1 C倍

3、率下,容量從150 mA/g提高到172 mA/g:當(dāng)Co和Ti的摻雜量為x=0.15時(shí),樣品放電容量最佳,在0.2 C倍率下達(dá)到了161mA/g。結(jié)果證實(shí)了只有通過(guò)適量摻雜金屬陽(yáng)離子,才不會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu),并能顯著改變材料導(dǎo)電性能,提高放電比容量,減小電極電荷轉(zhuǎn)移時(shí)的阻抗。
　　 本文第四章,利用多孔碳材料合成碳/硫復(fù)合正極材料,并系統(tǒng)研究材料微結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能。利用xRD、BET、恒流充放電測(cè)試,交流阻抗測(cè)試手段研究碳/硫復(fù)合

4、正極材料形貌結(jié)構(gòu),探究碳/硫正極材料的放電容量和不同硫含量對(duì)電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,在10mA/g的電流密度下,碳/硫正極材料首次放電量可高達(dá)1400mA/g;含硫37.5％的樣品電化學(xué)性能最佳,經(jīng)過(guò)50次循環(huán),放電容量保持在389 mA/g。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該熱處理法制得的復(fù)合材料能使單質(zhì)硫較好地進(jìn)入活性炭的空隙中,但過(guò)量的硫容易負(fù)載在碳機(jī)體表明影響樣品的放電容量,同時(shí),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,生成的不溶性多硫化物也是造成容量衰減的原因之一

5、。
　　 本文第五章,采用酚醛樹(shù)脂、瀝青以及天然植物花粉等為碳源,KOH和ZnCl2作活化劑制備多孔碳材料,利用XRD、SEM等對(duì)制備的炭材料進(jìn)行表征。采用循環(huán)伏安、恒流充放電測(cè)試等方法對(duì)碳基電容器進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。以酚醛樹(shù)脂為碳源,碳?jí)A質(zhì)量比為1:5制備的電極性能最佳,在1 mA的電流密度下,酚醛樹(shù)脂碳電容器初次放電容量為272.6 F/g,荷花花粉碳電容器為164 F/g,茶花花粉碳電容器為207 F/g,瀝青電容器為15