高温固相制备锂离子电池正极材料磷酸钒锂

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1、哈尔滨工业大学学士学位论文高温固相法制备锂离子电池正极材料磷酸钒锂摘要以LiOH·H2O(或Li2CO3)、V2O5(或NH4VO3)和NH4H2PO4为原料，石墨或蔗糖为还原剂，采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)。用X射线衍射实验考察了合成温度等条件对产物组成和晶相的影响。结果表明，随着焙烧温度的升高，杂相的衍射峰相对强度逐渐减弱，当煅烧温度达到850℃时，杂相衍射峰基本消失，所得样品为纯相的Li3V2(PO4)3样品。按Li、V、P的摩尔比为3.05∶2∶3

2、将原料在850℃下焙烧24h，合成得到正极材料。该材料在0.1C充放电制度下，首次充电比容量达到60mA·h/g。经过20次循环后，放电容量仍然高达50mA·h/g。关键词：锂离子电池，正极材料，Li3V2(PO4)3，碳热还原，循环伏安31哈尔滨工业大学学士学位论文PreparationofLi3V2(PO4)3CathodeMaterialByhightemperatureSolid-stateMethodAbstractThecathodematerialLi3V2(PO4)3wasprepa

3、redbysolidstatereactionofLiOH·H2O(orLi2CO3),V2O5（orNH4VO3）andNH4H2PO4,withgraphiteorsucroseasthereductingagent.TheeffectsofreactionconditionssuchastemperatureonthestructurewereinvestigatedbyX-raydiffractrometry.Theresultsshowthatthesamplesynthesizedfro

4、mtherawmaterialswithmolarratioofLi,VandPof3.05∶2∶3at850℃for24hhasapuremonocliniccrystalstructure,whichderivesainitialdischargespecificcapacityof60mA·h/g.Aftercharged/dischargedat0.1Cratefor20cycles,thesampleretainesadischargespecificcapacityof50mA·h/g.

5、Keywords：lithium-ionbattery,cathodematerial,Li3V2(PO4)3,carbothermalreduction31哈尔滨工业大学学士学位论文目录摘要IABSTRACTII第1章绪论51.1课题背景及研究意义51.2国内外研究现状61.2.1国外研究现状61.2.2国内研究现状61.3锂离子电池概述71.3.1锂离子电池的构成71.3.2锂离子电池的工作原理81.3.3锂离子电池的特征91.4Li3V2(PO4)3正极材料的研究现状91.4.1Li3V2(P

6、O4)3的结构特点101.4.2Li3V2(PO4)3的电化学性能111.4.3Li3V2(PO4)3的制备方法131.5课题研究的主要内容14第2章实验材料与试验方法162.1实验材料162.1.1实验药品162.1.2本实验所用的实验仪器172.2Li3V2(PO4)3的制备方案172.3正极材料Li3V2(PO4)3的制备182.4电极的制备以及纽扣电池的组装及测试192.5样品的表征方法1931哈尔滨工业大学学士学位论文2.5.1X射线衍射（XRD）分析192.5.2红外吸收光谱分析202.

7、6电极的电化学性能测试202.6.1电池的恒电流充放电测试202.6.2电化学阻抗谱（EIS）测试213.1磷酸钒锂的制备223.2纽扣电池的组装233.2.1组装前的准备233.2.2组装纽扣电池233.3样品的表征测试及电极的性能测试233.3.1X射线衍射测试及分析233.3.2红外吸收光谱测试及分析243.3.3电池的恒电流充放电测试253.3.4电化学阻抗谱测试273.4本章小结28结论29致谢30参考文献3131哈尔滨工业大学学士学位论文第1章绪论1.1课题背景及研究意义锂离子电池具有电

8、压高，比能量大，循环寿命长，放电性能稳定，安全性能好，无污染和工作温度范围宽等优点，因而被广泛用于手机，电脑，电动工具等日常用品和太空领域，自上世纪90年代初问世以来，因其具有上述优点而成为便携式电子产品的理想电源，也是未来电动汽车、混合电动汽车、空间技术以及国防工业的首选电源之一。因此，锂离子电池及其相关材料已成为世界各国科研人员的研究热点之一，但是锂离子蓄电池负极材料的比容量高，而正极材料由于其价格偏高、比容量偏低而成为制约锂离子电池被大规模推广应用的瓶颈[1,2