【摘 要】
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正极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一。磷酸钒锂（Li3V2（PO4）3）因理论容量大（197 mAh/g）、工作电压高（4.6 V）、稳定性强等优点,被认为是锂离子电池的重要候选正极材料之一。然而,与其它聚阴离子型磷酸盐正极材料类似,Li3V2（PO4）3本征电子导电性较低,这严重影响了该材料的实际应用。本论文系统研究了磷酸钒锂的碳包覆制备工艺参数对Li3V2（PO4）3/C的结构形貌、电化
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正极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一。磷酸钒锂（Li3V2（PO4）3）因理论容量大（197 mAh/g）、工作电压高（4.6 V）、稳定性强等优点,被认为是锂离子电池的重要候选正极材料之一。然而,与其它聚阴离子型磷酸盐正极材料类似,Li3V2（PO4）3本征电子导电性较低,这严重影响了该材料的实际应用。本论文系统研究了磷酸钒锂的碳包覆制备工艺参数对Li3V2（PO4）3/C的结构形貌、电化学性能的影响。为提高碳包覆磷酸钒锂正极材料的高倍率充放电性能,对碳包覆磷酸钒锂正极材料进行氮掺杂改性,并研究了氮掺杂碳包覆磷酸钒锂正极材料的高倍率充放电性能及作用机理,具体内容如下:（1）以草酸为还原剂与螯合剂,在溶胶凝胶法制备Li3V2（PO4）3过程中加入葡萄糖作为额外碳源制备了具有不同残碳量的Li3V2（PO4）3/C正极材料。葡萄糖用量为理论Li3V2（PO4）3的20 wt%时所得样品LVP-C20在3～4.3 V电压范围内,0.2 C倍率下放电比容量为123.5 mAh/g,经过100次循环容量保持率为97.57%,5 C倍率下放电比容量为112.3 mAh/g,经过500次循环容量仅衰减2.76%。倍率性能测试中,LVP-C20在10 C与20 C大倍率下放电比容量为104.3 mAh/g和86.7 mAh/g。（2）在制备Li3V2（PO4）3/C的基础上添入一定量氮含量高且无毒的尿素制备Li3V2（PO4）3/NC正极材料。尿素与葡萄糖摩尔比为1:1时得到的LVP-NC11在3～4.3V电压范围内,0.2 C倍率下放电比容量为131.5 mAh/g,与额定容量接近,经过100次循环后容量保持率为96.8%。倍率性能测试中,LVP-NC11在10 C和20 C的大倍率下放电比容量为117.2 mAh/g和108.4 mAh/g,具有很好的高倍率性能及稳定性。（3）3～4.3 V电压范围内,5 C和10 C倍率下的循环性能测试中,LVP-NC11均表现出了优于LVP-C20的性能。3～4.8 V电压范围内,0.2 C倍率下LVP-NC11首次放电比容量为178.2 mAh/g,LVP-C20为150.6 mAh/g,20 C倍率下LVP-NC11放电比容量为103 mAh/g,高于LVP-C20的73 mAh/g。采用6.366 mg/cm~2高面密度极片进行测试时,LVP-NC11依旧表现出了较好的性能。0.2 C倍率下首次放电比容量为121.3 mAh/g,5 C倍率下放电比容量为107 mAh/g,循环时容量并无衰减。3～4.8 V电压范围内,0.2 C倍率下首次放电比容量为157.5 mAh/g。
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