锂离子电池正极材料LiVO_3的制备及其电化学性能

【摘要】钒系化合物LiVO3材料作为一种新型的锂离子电池正极材料具有比能量高、合成简单、成本低等优点,是一种具有应用前景的电极材料。本论文采用了固相法及燃烧法两种简单的方法制备了LiVO3材料,对比了制备条件对材料电化学性能的影响。本实验主要研究内容及结果如下：(1)首先用固相法制备了LiVO3材料,对比了不同煅烧温度下制备的LiVO3电极材料的组织结构和电化学性能。实验结果表明,固相法在较低的温度350℃下就可以合成纯相的化合物,而且在相对较低温度下制备的LiVO3材料具有最高的首次放电比容量、同时也表现出很好的循环稳定性及倍率性能。阻抗测试的结果也表明其电极阻抗是最低的,说明电极极化较小、动力学特性较好。用恒电流间歇滴定法计算得到LiVO3电极的锂离子化学扩散系数大小范围为10-9.5-10-8cm2s-1,表明它具有很好的动力学特性,有利于锂离子的迁移,这与它表现出的最好电化学性能相符合。而对于加入草酸研磨混合后煅烧制备的LiVO3材料,要在450℃下煅烧才能得到纯相,且材料的电化学性能没有球磨制备的材料好。但是当煅烧温度一样时,还是对材料的性能有所提高,且这样的混合方式比较简单,因此在接下来的燃烧法制备中也将继续使用这种混合方式。(2)用草酸为燃料进行燃烧法制备LiVO3化合物。在此方法中草酸不仅起到燃料的作用,同时也能促进反应物的混合。通过对比不同煅烧时间的LiVO3材料,煅烧2h的材料CS-2h具有最好的电化学性能,其在1.0-3.5V的电压范围内50mAg-1电流密度下的首次放电比容量为298.4mAhg-1,500mAg-1电流密度下的首次放电比容量为262.5mAhg-1。同时该材料也具有良好的循环性能,交流阻抗数据也显示其阻抗值最低,说明电极的极化较低动力学特性好。用EIS和GITT计算得到CS-2h电极的锂离子化学扩散系数分别在在10-9-104cm2s-1和10-10-10-8cm2s-1范围内,表明其具有很好的动力学特性。而作为燃料的草酸用量对所制备的材料性能的影响,实验表明当草酸与金属离子的比例为2：2时制备的材料具有更好的形貌和电化学性能。
【作者】简雪梅；
【导师】涂江平；
【作者基本信息】浙江大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】锂离子电池；LiVO3正极材料；固相法；燃烧法；

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