锂离子电池钒酸钴锂正极材料的改性及电化学性能研究

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1、学校代码：10259学号：136081116密级：上海应用技术大学硕士学位论文题目：锂离子电池钒酸钴锂正极材料的改性及电化学性能研究英文题目：Modificationandelectrochemicalpropertiesoflithiumcobaltoxideforcathodematerials专业：材料化学工程学院：材料科学与工程学院研究方向：新能源材料姓名：李文平指导教师：马紫峰章冬云2016年5月25日锂离子电池钒酸钴锂正极材料的改性及电化学性能的研究摘要开发高能量密度锂离子电池正极材料，改善其循环稳定性、安全

2、性和极端条件工作性能是动力电池的研究热点之一。本文采用固相法合成微米级空心球状LiCoVO4正极材料。研究发现，在300℃~500℃下煅烧4h可获得纯相反尖晶石结构LiCoVO4；300℃时，LiCoVO4首次放电比容量最高，为60.9mAh/g，400℃和500℃时LiCoVO4首次放电比容量分别为60mAh/g和57.6mAh/g；10次循环后，400℃时LiCoVO4放电比容量保持率最高，为71.7%，而300℃和500℃时放电比容量保持率分别为62.2%和62.1%。在400℃时合成LiCo1-xNixVO4（x

3、=0、0.25、0.5、0.75）正极材料。研究发现，LiCo0.75Ni0.25VO4的首次放电比容量最高，为73.9mAh/g，比LiCoVO4高；当x≥0.5时，首次放电比容量低于LiCoVO4。经20次循环后，LiCo0.75Ni0.25VO4的放电比容量保持率为67.4%，而LiCoVO4的为60%。经交流阻抗分析，LiCo0.75Ni0.25VO4+-132-142的Li扩散系数为3.7810cm/s，比LiCoVO4的（7.8110cm/s）高一个数量级。镍部+分取代可提高LiCoVO4的Li扩散系数，从而

4、提高其电化学性能。利用水热法在220℃、24h合成反尖晶石结构纳米级（50-100nm）LiCoVO4（LCV）正极材料。以氧化石墨烯为前驱体，使用微波辅助合成LiCoVO4/石墨烯（LCV/G）复合材-7-7料。研究发现，LCV/G的电导率为9.3513×10S/cm，是LCV（1.5028×10S/cm）的6.5倍；LCV/G的首次放电比容量为118.2mAh/g，为LCV的1.35倍；10次循环后，LCV/G的放电比容量为41mA/h，为LCV的1.24倍。说明复合石墨烯可有效提高LCV的电子电导率，从而提升其放电

5、比容量和循环稳定性。关键词：LiCoVO4；石墨烯；Ni取代；电化学性能。ModificationandelectrochemicalpropertiesoflithiumcobaltoxideforcathodematerialsAbstractDevelopinghighenergydensitycathodematerials,aswellasimprovingthecyclestability,saftyandperformanceinextremeenvironment,isoneoftheresearchin

6、terestsforLi-ionbatteries.Inthethesis,Micro-sizehollowsphericalLiCoVO4cathodematerialsweresynthesizedbysolid-statereactionmethod.SinglephaseinversespinelstructureLiCoVO4materialswereobtainedat300℃~500℃for4hours.ThespecificdischargecapacityoftheLiCoVO4preparedat30

7、0℃was60.9mAh/g,whichwashighestcomparedwiththatofthesamplesobtainedat400℃(60mAh/g)andat500℃(57.6mAh/g),respectively.After10cycles,theretentionofspecificdischargecapacityoftheLiCoVO4preparedat400℃was71.7%,whichhigherthanthatofbothsamplesobtainedat300℃(62.2%)and500℃

8、(62.1%),respectively.LiCo1-xNixVO4(x=0、0.25、0.5、0.75)cathodematerialswerepreparedat400℃.Itwasfoundthatthehighestfirstspecificdischargecapacitywasachievewhenx=0