溶膠-凝膠法制備Li3V2(PO4)3正極材料及其改性研究.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠(Sol-Gel)法合成了鋰離子電池正極材料Li3V2(PO4)3，并優(yōu)化了溶膠的制備工藝，系統(tǒng)地考察了焙燒時(shí)間和焙燒溫度對(duì)產(chǎn)品組成及其電化學(xué)性能的影響。最佳工藝條件為：溶膠初始濃度為0.1 mol·L-1，超聲分散時(shí)間為1.5 h，水浴溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)間為5 h，煅燒溫度為750℃，煅燒時(shí)間為8 h。
　　討論了表面活性劑OP-10的加入對(duì)Li3V2(PO4)3性能的影響。在材料的制備過(guò)程中，表面活性劑能顯

2、著降低微粒的表面張力，增大了溶膠前軀體的Zeta電位，從而可防止原生粒子團(tuán)聚，提高溶膠的穩(wěn)定性。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示，加入表面活性劑不僅提高了Li3V2(PO4)3正極材料的首次充放電容量，并使之保持了良好的循環(huán)性能。SEM分析表明，OP-10可以作為粉體Li3V2(PO4)3的分散劑，適量的OP-10使Li3V2(PO4)3粉體顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象得到明顯的改善。
　　本實(shí)驗(yàn)還對(duì)電池正極材料進(jìn)行了改性研究。包括：體相摻雜Ti4+和Li3

3、V2(PO4)3/TiO2復(fù)合材料的制備。并采用X射線(xiàn)衍射(XRD)，紅外光譜儀(IR)，掃描電子顯微鏡(SEM)等儀器對(duì)材料進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合充放電曲線(xiàn)及交流阻抗譜圖(EIS)等分析了鈦的存在狀態(tài)和作用。結(jié)果表明：Ti4+摻雜能增大Li3V2(PO4)3的晶胞體積，有利于鋰離子的自由脫嵌，使得充、放電過(guò)程具備了向單相反應(yīng)機(jī)制轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)；Li3V2(PO4)3/TiO2復(fù)合材料具有良好的循環(huán)壽命，原因是TiO2的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，一方面抑制