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本文采用溶胶-凝胶法制备的Li3V2(PO4)3和 Li3V2(PO4)3-x/3Brx正极材料,利用充放电测试系统、电化学工作站,结合XRD、SEM等手段,对比研究了Li3V2(PO4)3和Li3V2(PO4)3-x/3Brx正极材料的结构、形貌和电化学性能。 本论文的具体研究内容如下: 以氢氧化锂、偏钒酸铵、磷酸二铵氢为原料,以柠檬酸为碳源,在不同条件下合成Li3V2(PO4)3正极材料。结果表明:烧结温度700℃下烧结8 h制备出的 Li3V2(PO4)3正极材料性能最佳,该材料在0.2、0.5、1、2、5、10 C下的放电比容量分别为125.4、120.0、112.0、100.9、70.5和42.4 mAh/g。 采用Br-掺杂制备的Li3V2(PO4)3-x/3Brx(x=0,0.03,0.06,0.09,0.12)正极材料。通过XRD图谱分析发现,不同Br-掺杂量样品均未对Li3V2(PO4)3结构造成影响,但Br-掺杂会有效抑制Li3V2(PO4)3中LiVP2O7杂质的产生提高离子导电率。经充放电测试发现,随着Br-掺杂量的增加,材料在0.2 C下放电比容量也随之提高。但随着Br-掺杂量的继续增加,材料容量明显下降,极化也明显增大。最终发现,Li3V2(PO4)2.97Br0.09材料比容量提高最大,该材料在0.2 C下放电比容量高达128.8 mAh/g。 通过XRD、充放电、循环伏安和电化学阻抗测试对比 Li3V2(PO4)3和Li3V2(PO4)3-x/3Brx正极材料的结构及电化学性能发现,Br-掺杂进入了磷酸钒锂的晶体内部,且Br-掺杂提高了材料的容量,增加了材料的循环稳定性,高倍率性能也有较大幅度提高,掺杂后的材料极化相对较小,可逆性增加。 通过XRD、SEM、充放电测试对在制备前驱体过程中是否加入氨水的Li3V2(PO4)3样品做了相应的形貌和电化学性能对比研究。可以发现,加入氨水后Li3V2(PO4)3样品的结构并没有发生改变;加入氨水后Li3V2(PO4)3样品颗粒有所减小,分布均匀且团聚现象减弱;加入氨水后的Li3V2(PO4)3样品在0.2 C下放电容量在原基础上增加了3.4%,相应的循环性能也有所增加。