鋰離子電池材料Li3VO4-rGO和LiMnPO4-C的合成及電化學(xué)性能研究.pdf

1、Li3VO4以相對安全的嵌鋰電位（相對Li+/Li為0.5-1.0 V）和較高的理論容量（394mAhg-1）成為一種新型的鋰離子電池負極材料。然而，Li3VO4固有較低的電子導(dǎo)電率限制其廣泛的應(yīng)用，需要對材料進行改性研究，以提高電化學(xué)性能。石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和大的比表面積，可以用來改善Li3VO4的電化學(xué)性能。而對于另一種橄欖石型正極材料LiMnPO4，比已經(jīng)商業(yè)化的LiFePO4具有更高的能量密度，且錳資源豐富，廉價且無毒等優(yōu)點

2、，具有很大的應(yīng)用前景。盡管LiMnPO4具有這些優(yōu)點，但在實際的應(yīng)用中仍然存在導(dǎo)電性差的問題?；诖?，本文以改善其材料的電化學(xué)性能為主要目的，均采用溶膠凝膠結(jié)合高溫固相的方法制備了Li3VO4/rGO和LiMnPO4/C復(fù)合材料。主要工作如下:
　　(1)通過石墨烯修飾對Li3VO4材料進行改性，采用溶膠凝膠的合成方法，制備出rGO含量分別為5.9％、11.0％、23.8％的Li3VO4/rGO復(fù)合材料。對合成的復(fù)合材料進行XRD

3、、SEM、TEM、XPS、Raman、循環(huán)伏安性能和恒流充放電等測試。結(jié)果表明，石墨烯的摻雜并未影響產(chǎn)物的形貌結(jié)構(gòu)，而是減小了材料的粒徑。隨著rGO含量的增多，其首次充放電容量逐漸增大，而首次庫倫效率在逐漸降低。過低和過高的rGO含量都不利于Li3VO4/rGO復(fù)合材料的電化學(xué)性能很好的發(fā)揮。當復(fù)合材料的rGO含量為11.0％時，其在電流密度為0.05 C（1 C=394mAh g-1），電壓范圍為0.005-3.0 V，首次充電比容量

4、達到579.8 mAh g-1，遠高于Li3VO4的理論容量，且50次循環(huán)后，復(fù)合材料的充電比容量為489.0 mAh g-1，容量保留率達到84.3％。此外，實驗通過與純相的Li3VO4對比，Li3VO4/rGO復(fù)合材料表現(xiàn)出更優(yōu)越的電化學(xué)性能。
　　(2)以檸檬酸作為主要碳源，采用溶膠凝膠法合成了LiMnPO4/C正極材料。實驗主要探索了煅燒溫度對材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。當煅燒溫度為700℃時，LiMnPO4/C材料表現(xiàn)