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《鋰電池正極材料釩系材料的制備》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、材料化學專業(yè)科研訓練題冃:鋰電池正極材料飢系材料的制備摘要本文主要介紹饑系正極材料相關(guān)內(nèi)容。包括了鋰饑氧化物正極材料的工作原理、材料種類、發(fā)展情況等方面的內(nèi)容。介紹了目前鋰機氧化物正極材料較為成熟和普遍的制備方法。重點講述了Li1+xV3O8材料的制備工藝，包括固相合成法、溶膠凝膠法和水熱法。在綜述的基礎(chǔ)上，設計了溶膠凝膠法制備Li1+3V3O8材料的過程，表征手段并預測其結(jié)果。目錄摘要I第1章緒論11」鋰電池電池止極材料介紹11.2鋰帆氧化物正級材料介紹3121LixVO2RLixV2O431
2、.2.2Li1+xV3O841.3銳系止極材料研究現(xiàn)狀4第2章鋰機氧化物正極材料62」鋰離子電池工作原理62.2帆系正極材料介紹72.2.1LiVO2Ji.LiV2O472.2.2Lii+MOg介紹82.3銳系正極材料制備方法112.3.1固相合成法112.3.2溶膠凝膠法132.3.3水熱法14第3章Li1+xV3O8制備和改性153」溶膠■凝膠法法制備Li1+xV3O8153.1.1試劑及設備153.1.2Li1+xV3O8制備原理及過程153.2Lh+MOg表征17321TGA/DTA測試
3、17322XRD、TEM、SEM分析17171819203.2.3充放電試驗循環(huán)伏安測試3.3Li1+xV3O8材料改性總結(jié)參考文獻第1章緒論1.1鋰電池電池正極材料介紹鋰電池是上個世紀70年代以后發(fā)展起來的一種新型電池，由于鋰電池具有小型、輕量、容量大等特點，因而被稱作是支撐電了產(chǎn)業(yè)技術(shù)的四個主要領(lǐng)域Z-o鋰電池通常是指以金屬鋰或鋰離子為止極活性物質(zhì)的化學電源，可分為一次鋰電池和二次鋰電池。電池通常由正極、負極和電解液三部分構(gòu)成，而電池化學體系決定了電池的電化學反應，從而決定了電池的理論電壓、
4、理論比容量和理論比能量。因而對于電池正極材料的研究是捉高電池電化學性能的一個很重要的方面。當前對于鋰電池止極材料研究最多的是過渡金屬氧化物和有機硫化物兩大類。過渡金屬氧化物是鋰與過渡金屬形成的嵌入式化合物，是目前鋰離子電池中應用的主要止極材料?，F(xiàn)在研究和應用的主耍過渡金屬氧化物為LiCoCh、LiVO2>LiNiO2和LixMnVO2以及它們的摻雜物。有機硫化物正極材料這類材料是在上個世紀90年代后才發(fā)展起來的新型儲能材料，包括有機硫化物及其聚合物，主要用于以鋰為負極的鋰電池中。這類材料的分子結(jié)
5、構(gòu)中含有雙硫鍵(-S-S),基于其可逆的電解聚■電聚合過程(2SJS?S+2eJ而發(fā)生能量交換，其理論能量密度高達1500?3500Wh/kg,實際能量密度可達830Wh/kg,而且這種材料有一個很大的優(yōu)點是可以按預定的方式控制其冇機基團和分子結(jié)構(gòu)以及通過共聚、共混來改變其物理、化學和電化學性能⑴。發(fā)展高能鋰離子電池的關(guān)鍵技術(shù)Z—是正極材料的開發(fā)，與鋰蓄電池負極材料的發(fā)展相比較，止極材料的發(fā)展稍顯緩慢。原因在于盡管理論上可以脫嵌鋰的物質(zhì)很多，但要將其制備成能實際應用的材料卻并非易事，制備過程中的
6、微小變化都能導致材料結(jié)構(gòu)乃至性質(zhì)的巨大差異。作為鋰離子電池正極材料的嵌鋰化合物是鋰離子的貯存庫，充電時，Li*離子從正極逸出，恢入負極，放電時IT離子則從負極脫出，插入正極，即在充放電過程中，Li4■離子在正負極間嵌入脫出往復運動猶如來冋擺動的搖椅或往復運動的羽毛球，因此這種電池乂被稱為"Rocking-chairbattery或Shuttlecockbattery"o根據(jù)其工作原理，正極材料在性質(zhì)上一般應滿足：（1）在所要求的充放電電位范圍內(nèi)，具冇與電解質(zhì)溶液的電化學相容性；（2）溫和的電極過
7、程動力學；（3）高度可逆性；（4）在全鋰化狀態(tài)下的空氣屮穩(wěn)定性好。其結(jié)構(gòu)應具冇:（1）層狀或隧道結(jié)構(gòu)，以利于鋰離子的脫嵌，冃在鋰離了脫嵌時無結(jié)構(gòu)上的變化，以使電極具有良好的充放可逆性；（2）鋰離了在其屮盡可能多的嵌入和脫出，以使電極有較高的容量，且在鋰離子嵌脫時，電極反應的自由能變化不大，以使電池有較平穩(wěn)的充放電電壓；（3）鋰離子在其中應有較大的擴散系數(shù)，以使電池有較好的快速充放電性能。目前正極材料研究的熱點主要集中在層狀LiMO2和尖品石型LiM2O4結(jié)構(gòu)的化合物上（M=Co、Ni、Mn、V等
8、過渡金屬離了）。其中研究較多的止極材料是三種富鋰的過渡金屬氧化物LiCoCh、LiNiO2和LiMn2O4oLiCoO2屬于a-NaFeO2型結(jié)構(gòu)，它具有二維層狀結(jié)構(gòu)，適宜Li+的脫嵌，由于其制備工藝較簡單、性能穩(wěn)定、比容量高、循環(huán)性好，是最早商品化的鋰離子蓄電池正極材料。但是LiCoO2的價格較高，但使用過程冇一定毒性等缺點，影響了鋰離子蓄電池成本的降低。LiNiO2為層狀結(jié)構(gòu)，在其結(jié)構(gòu)中氧原子構(gòu)成立方密堆積序列，而Ni和Li則分別占據(jù)立方密堆積屮3（a）與3（b）位置，這種結(jié)構(gòu)的任何位錯都會
