鋰離子電池電極材料鈷、釩氧化物的制備及電化學性能研究.pdf

1、鋰離子電池因可實現能量的可持續轉換而受到廣泛關注，然而電池核心部件中正極活性材料面臨著容量低和高倍率下循環穩定性差的問題;負極活性材料雖理論容量高，但其穩定性差，兩者在很大程度上限制了鋰離子電池的應用。本論文設計了一種固相燒成法和一種簡單、易操作、多元醇協助的兩步實驗方法制備了具有特殊結構的電池材料，實現電池在高倍率下較高的放電比容量及優異的循環穩定性。具體研究內容如下:
　　1、采用直接空氣煅燒對合成的乙酰丙酮氧釩VO(acac

2、)2進行處理，得到形貌規整的V2O5納米棒。其作為正極材料組裝電池后，300 mA g-1的電流密度下循環200圈后，納米棒的放電比容量可保持在226.4 mAh g-1左右;電流密度增加到1500 mAg-1，放電比容量仍達142.1 mAh g-1。
　　2、采用無模板乙二醇協助的溶劑熱反應和高溫空氣煅燒兩步實驗過程方法，得到粒徑尺寸為20μm左右片狀組裝的V2O5超大微米球。其作為正極材料組裝電池，考察了釩源VO(acac)

3、2和溶劑熱時間對產品電池性能的影響。其中，0.75 g乙酰丙酮氧釩溶于40 ml的乙二醇溶劑中反應17h制備的V2O5，電池循環性能及倍率性能最優。在300 mA g-1的電流密度下，初始放電比容量為275.7 mAh g-1，循環200圈后，放電比容量仍可達243.8 mAh g-1，容量保持率為88.43％。當電流密度增加到1500 mA g-1時，循環500圈后，放電比容量仍可保持在200 mAh g-1左右，容量保持率為78.4

4、1％。這一優異的電化學性能主要得益于片狀組裝的V2O5球狀穩定結構，其有利于電荷轉移和降低可能產生的體積效應。
　　3、采用兩步實驗過程法，以乙二醇為溶劑制備了不同結構的Co3O4電池負極材料。探討不同鈷源（硝酸鈷、醋酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷）和溶劑熱時間(8、12、24 h)對Co3O4物相、結構和電池性能的影響。以硝酸鈷為鈷源制備的不同殼層結構的尖晶石Co3O4亞微米球均具有較高的充放電比容量。其中，以硝酸鈷為鈷源經12 h溶劑熱

5、時間煅燒后得到雙層蛋黃殼結構的Co3O4亞微米球電池性能最佳，178 mA g-1的電流密度下循環70圈后，仍可得到1091 mAhg-1的放電比容量。該優異的電化學性能主要歸因于特殊的核殼結構，其可以縮短電子、離子傳輸距離又可有效降低充放電過程中的體積效應。
　　4、采用無模板多元醇協助的溶劑熱反應和高溫空氣煅燒兩步實驗過程方法，制備了不同結構的鈷釩復合氧化物。比較V/Co摩爾比的不同(5:1、3:1、2.5:1、2:1)對產品