论文部分内容阅读
Li3VO4以相对安全的嵌锂电位(相对Li+/Li为0.5-1.0 V)和较高的理论容量(394mAhg-1)成为一种新型的锂离子电池负极材料。然而,Li3VO4固有较低的电子导电率限制其广泛的应用,需要对材料进行改性研究,以提高电化学性能。石墨烯具有优异的导电性和大的比表面积,可以用来改善Li3VO4的电化学性能。而对于另一种橄榄石型正极材料LiMnPO4,比已经商业化的LiFePO4具有更高的能量密度,且锰资源丰富,廉价且无毒等优点,具有很大的应用前景。尽管LiMnPO4具有这些优点,但在实际的应用中仍然存在导电性差的问题。基于此,本文以改善其材料的电化学性能为主要目的,均采用溶胶凝胶结合高温固相的方法制备了Li3VO4/rGO和LiMnPO4/C复合材料。主要工作如下: (1)通过石墨烯修饰对Li3VO4材料进行改性,采用溶胶凝胶的合成方法,制备出rGO含量分别为5.9%、11.0%、23.8%的Li3VO4/rGO复合材料。对合成的复合材料进行XRD、SEM、TEM、XPS、Raman、循环伏安性能和恒流充放电等测试。结果表明,石墨烯的掺杂并未影响产物的形貌结构,而是减小了材料的粒径。随着rGO含量的增多,其首次充放电容量逐渐增大,而首次库伦效率在逐渐降低。过低和过高的rGO含量都不利于Li3VO4/rGO复合材料的电化学性能很好的发挥。当复合材料的rGO含量为11.0%时,其在电流密度为0.05 C(1 C=394mAh g-1),电压范围为0.005-3.0 V,首次充电比容量达到579.8 mAh g-1,远高于Li3VO4的理论容量,且50次循环后,复合材料的充电比容量为489.0 mAh g-1,容量保留率达到84.3%。此外,实验通过与纯相的Li3VO4对比,Li3VO4/rGO复合材料表现出更优越的电化学性能。 (2)以柠檬酸作为主要碳源,采用溶胶凝胶法合成了LiMnPO4/C正极材料。实验主要探索了煅烧温度对材料的结构和电化学性能的影响。当煅烧温度为700℃时,LiMnPO4/C材料表现出很好的结晶度,其材料在电压范围为2.2-4.5 V,电流密度为0.06C(1C=170mAhg-1)的条件下进行充放电测试,首次充放电容量分别为146.5和120.2 mAhg-1,50次循环以后,充放电容量仍然维持在96.7和93.8 mAhg-1。