鋰離子電池電極材料V2O5的制備與電化學(xué)性能研究.pdf

1、目前廣泛研究并使用的LiMn2O4和LiFePO4等都是少電子轉(zhuǎn)移電極材料,理論容量都相對較低。五氧化二釩(V2O5)具有多電子轉(zhuǎn)移能力,具備較高的理論比容量,逐漸成為了研究的熱點(diǎn)。除此以外,由于我國釩含量較為豐富、制備無需高溫等優(yōu)勢也使得其作為鋰離子電池電極材料更具吸引力。然而V2O5的離子導(dǎo)電和電子導(dǎo)電能力都不是很理想,而且其在水性電解質(zhì)中電化學(xué)性能的研究也鮮有報道,本論文就此展開研究工作。
　　首先,分別以環(huán)糊精和PMMA納

2、米纖維為模板、結(jié)合溶膠-凝膠法制備了納米片狀和類肺泡結(jié)構(gòu)兩種形貌的V2O5。采用掃描電鏡、透射電鏡、X-射線衍射等手段研究了產(chǎn)品的形貌和物相結(jié)構(gòu)。通過循環(huán)伏安、電化學(xué)阻抗、充放電等手段測試了產(chǎn)品的電化學(xué)性能。當(dāng)煅燒溫度為400℃時,納米片狀 V2O5具有較高的充放電容量和較佳的循環(huán)性能。以0.4、2、4和10C倍率進(jìn)行充放電,其首次放電容量分別為263、186、159和98 mAh g-1。類肺泡結(jié)構(gòu)V2O5以0.2、2、4、8和12C

3、倍率充放電時,首次放電容量分別達(dá)到282、214、166、128和102 mAh g-1,50次循環(huán)后容量的保持率分別為91％、83%、88%、77%和74%。在4C倍率下循環(huán)300次,其容量保持率仍然高達(dá)76%。納米片狀和類肺泡結(jié)構(gòu)兩種形貌V2O5的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)分別為1.02×10-10和1.40×10-10 cm2 s-1。
　　其次,采用導(dǎo)電石墨和多壁碳納米管(MWNT)分別作為導(dǎo)電劑與采用溶膠凝膠法得到的V2O5進(jìn)行球磨

4、復(fù)合。通過SEM觀察,發(fā)現(xiàn)MWNT對本體V2O5具有很好的束縛作用,而導(dǎo)電石墨和本體V2O5僅是介觀尺度的接觸。以0.4、2和4C倍率充放電循環(huán),復(fù)合材料的容量有了大幅提升。其中,MWNT對V2O5的影響最大,首次放電容量分別從V2O5本體的165、120和77 mAh g-1提高到287、217和157 mAh g-1。交換電流密度測試結(jié)果表明碳材料對本體V2O5的實(shí)質(zhì)作用是提高了電子導(dǎo)電率。
　　最后,討論了AlPO4包覆V2