论文摘要
Nasicon结构的Li3V2（PO4）3因为具有环保、安全性能好、成本低廉、结构稳定、电化学性能较好等特点,被人们认为是最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。本文对其合成方法、物相、电化学性能、元素掺杂和脱嵌锂动力学进行了较深入系统的研究,所得结果归纳如下:1.采用微波碳热还原法,按照n（Li）:n（V）:n（P）=3.05:2:3微波加热10min,合成了单斜晶体的Li3V2（PO4）3样品。在电压范围3.0-4.8V时以0.2C进行充放电测试,样品的首次充电比容量达到160.83mAh/g,首次放电比容量达到145.38mAh/g,在30次循环后,放电容量仍然达到127.21mAh/g。2.掺杂三种稀土元素La、Y、Ce的氧化物采用微波碳热还原法合成产品,La、Ce的掺杂效果较好。在电压范围3.0-4.8V时以0.2C进行充放电测试, Li3.05V1.98La0.02（PO4）3的首次充电比容量达到168.75mA/g,首次放电比容量为153.28mA/g,循环性能都有一定的提高。Li3.05V1.98Ce0.02（PO4）3的首次充电比容量为168.32mAh/g,首次放电比容量为150.56mAh/g,循环30次后,放电比容量仍达到142.58mAh/g,放电容量衰减率仅为5.3%。3.通过正交实验对微波结合溶胶-凝胶法合成影响因素进行了探讨,优化得到的Li3V2（PO4）3样品能形成晶格完整、有序的单斜晶体。样品在电压范围3.0- 4.8V和0.2C条件下首次充电比容量达到172.42mAh/g,首次放电比容量达到154.38mAh/g,在经过50次循环后仍达到150.90mAh/g,几乎没有衰减。4.采用交流阻抗法结合理论推导,对锂离子在上述材料中的化学扩散系数进行了对比研究,微波结合溶胶-凝胶法合成的样品中Li+离子的扩散系数最大,达到1.434×10-8cm2/s。5.对三种制备方法的处理参数和电化学性能进行了优劣性对比,结果表明微波碳热还原掺杂稀土法最佳。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 引言1.2 锂离子电池概述1.3 锂离子电池正极材料的研究进展1.3.1 锂钴氧化物1.3.2 锂镍氧化物1.3.3 锂锰氧化物4'>1.3.4 LiFePO41.3.5 掺杂型过渡金属氧化物1.3.6 导电高聚物正极材料1.4 钒系氧化物及磷酸钒盐的研究进展1.4.1 钒系氧化物概况1.4.2 钒的磷酸体系化合物1.5 本论文的研究目的和主要内容1.6 本论文的创新之处第2章 实验药品、设备及其原理方法2.1 实验所用主要药品2.2 主要实验设备和测试仪器2.3 实验原理2.3.1 微波加热原理及其特点2.3.2 微波碳热还原法的原理2.3.3 微波溶胶凝胶法的原理2.4 测试分析2.4.1 物相分析、晶胞参数的测定2.4.2 形貌分析2.4.3 电化学性能测试2.5 本章小结3V2（PO4）3'>第3章 微波碳热还原法合成Li3V2（PO4）33.1 引言3.2 工艺流程3.3 样品制备3.4 样品的检测3.4.1 X射线衍射分析（XRD）3.4.2 扫描电子显微镜（SEM）分析3.4.3 电化学性能测试3.5 结果与讨论3.5.1 反应时间对样品性能的影响3.5.2 原料配比对样品性能的影响3V2（PO4）3'>第4章 稀土掺杂合成Li3V2（PO4）34.1 引言4.1.1 稀土元素概述4.1.2 稀土元素的结构与性能特点4.1.3 稀土元素在锂离子电池中的应用4.2 工艺流程4.3 样品制备4.4 样品的检测4.5 结果与讨论4.6 本章小结3V2（PO4）3'>第5章 微波溶胶-凝胶法合成Li3V2（PO4）35.1 引言5.2 工艺流程5.3 样品的制备5.4 样品的检测5.5 结果与讨论5.5.1 正交实验的设计5.5.2 合成样品的电化学性能5.5.3 循环伏安测试5.6 本章小结3V2（PO4）3正极材料锂脱嵌动力学过程研究'>第6章 Li3V2（PO4）3正极材料锂脱嵌动力学过程研究6.1 前言6.2 实验部分6.2.1 样品准备6.2.2 样品的交流阻抗测试6.3 结果与讨论6.4 三种合成方法的比较6.5 本章小结第7章 结论与展望7.1 结论7.2 展望致谢参考文献攻读学位期间的研究成果
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锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3的制备与性能研究
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