【正文】 ......... 7 LiV1xZnxO8前驅(qū)體的合成 ........................................................................... 7 ........................................................................................... 7 研究電極的制備 ............................................................................................... 9 3 結(jié)果與討論 ............................................................................................................. 9 LiV1xZnxO8產(chǎn)物的 XRD 圖譜分析 ................................................................... 9 LiV1xZnxO8產(chǎn)物的首次放電曲線圖分析 ....................................................... 11 LiV3xZnxO8產(chǎn)物的放電容量－循環(huán)周次圖分析 ........................................... 14 結(jié) 論 ...................................................................................................................... 19 致 謝 ...................................................................................................................... 20 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................ 21 1 1 引言 隨著中國的快速經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 對電池新材料大大 增加 了 需求，手機(jī)，筆記本電腦，數(shù)碼相機(jī)，攝像機(jī)，汽車和其他產(chǎn)品的新的，高效的能源，節(jié)能，環(huán)保電池材料的強(qiáng)勁需求，中國的電池新材料市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。研磨后中不同的溫度煅燒 10 小時即得所需產(chǎn)物。 I 題 目 : 流變相反應(yīng)法制備鋰二次電池正極材料 LiV3xZnxO8 摘 要 具有層狀結(jié)構(gòu)的 LiV3O8 具有 穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)、 低成本、高比容量、豐富的原材料以及在空氣中穩(wěn)定存在等特性 。其主要內(nèi)容為：稱取不同比例的 LiOH、 NH4VO3和 Zn（ CH3COOH） 2 進(jìn)行研磨，然后加二次蒸餾水調(diào)和成流變 相 于反應(yīng)釜內(nèi) 80℃保濕 6小時之后干燥 12 小時。此結(jié)果說明與 LiV3O8 相比，LiV3xZnxO8中放電比容量和充電性能以及循環(huán)性能上表現(xiàn)出了良好的優(yōu)越性 ，使得釩酸鋰作為鋰電池正極材料的性能得到了明顯的 改善。 鋰離子電池的 主要 優(yōu)點有： 單體電池工作 電壓高達(dá) ，是鎳鎘電池、鎳氫電池的 3 倍，鉛酸電池的 4 倍； 鋰離子 電池體積比能量高達(dá) 400Wh/L，體積是鉛酸電池的二分之一到三分之一； 離子 電池循環(huán)次數(shù)可達(dá) 1000 次。充滿電時的終止充電電壓與電池陽極材料有關(guān)：石墨的 ；焦炭的 。高于終止充電電壓及低于終止放電時會對電池有損害。 目前研究的正極材料主要包 括 LiMO2(LiCoO2 和 LiNiO2)系統(tǒng)，鋰錳氧化物(LiMn2O1)系統(tǒng)以及鋰釩氧化物 (LiV308)系統(tǒng)等?；瘜W(xué)或電化學(xué)方法嵌入鋰離子 合成 Li1+xV3O8(一 般 x≤ )．當(dāng) x= 它的放電容量高達(dá) 327 mAh/g，但在 x 的范圍內(nèi)，隨鋰離子的嵌入量不同，晶體結(jié)構(gòu)易發(fā)生改變，從而導(dǎo)致大的殘余容量，放電電壓也隨之變化，使放電電壓曲線不平坦．故 Lil+xV3O8 作為實用化的正極材料有一定的局限性。 c= 197。c= 197。 鋰離子電池的工作原理 鋰離子電池的正極材料必須有能夠接納鋰離子的位置和擴(kuò)散路徑，目前應(yīng)用性能較好的正極材料是具有 高插入電位的層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物和鋰的化合物，如 Li xCoO2， Li xNiO2 以及尖晶石結(jié)構(gòu)的 LiMn2O4 等，這些正極材料的插鋰電位都可以達(dá)到 4V 以上。 鋰離子電池實質(zhì)上是鋰離子電池，由兩個不同的鋰離子的插層化合物構(gòu) 成的鋰離子電池的正極和負(fù)極的濃度。 圖 1 鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖 圖 2 圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖 鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解液等四大部分組成。 ，電量不斷增加 。安 全電流為小于 。 這種 CCCV 的充電方式能很好的到達(dá)電池的充滿狀態(tài)，并且不損害電池，已經(jīng)成為鋰離子電池的最主要充電方式。相反放電。 鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。 鋰離子電池的電化學(xué)表達(dá)式： 正極反應(yīng)： 負(fù)極反應(yīng)： 電池反應(yīng)： 式中： M=Co、 Ni、 Fe、 W 等。電解質(zhì)采用 LiPF6 的乙烯碳酸脂 EC、丙烯碳酸脂 PC 和低粘度二乙基碳酸脂 DEC 等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。 鋰離子電池的種類包括 鋼殼 /鋁殼 /圓柱 /軟包裝系列： （ 1）正 極 ——活性物質(zhì) ， 一般為錳酸鋰或者 是 鈷酸鋰，現(xiàn) 如今 又出現(xiàn)了鎳鈷錳酸鋰材料，電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰（ 又 稱三元）或者三元 +少量錳酸鋰，純的錳酸鋰和 磷酸鐵鋰 則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。 （ 4）有機(jī)電解液 ——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠 狀電解液 。 2H2O 廣東2H2O=1:1x:x.）分別稱取一定質(zhì)量的氫氧化鋰（ LiOH即前驅(qū)體LiV1xZnxO8 制備好，放 于 袋子貼上標(biāo)簽，放干燥釜 內(nèi) 備用 。 保溫 8 10h 后 30min 內(nèi)降至室溫。2H2O 充分研磨均勻混合 冷卻室溫 80℃ 烘干研成粉末 LiV1xZnxO8的前驅(qū)體 LiV1xZnxO8粉末 在 400 oC 下加熱處理 10 h 圖 2 流變相法合成制備 LiV1xZnxO8的流程圖 9 研究電極的制備 將活性物質(zhì)、乙炔黑和聚四氟乙烯（ PTFE）按質(zhì)量比 8:1:1 的比例用異丙醇調(diào)和團(tuán)狀，使其均勻混合 且富有彈性 ，搟壓成膜，置于烘箱中于 100 oC 烘干，截取直徑為 1 cm的圓形膜， 且記錄其質(zhì)量以便對其性能進(jìn)行測試， 并壓于不銹鋼集流網(wǎng)上制成正極，金屬鋰片 作 為負(fù)極，電解液為 1 mol/L LiClO4的 ECDMC溶液（ EC 與 DMC 的體積比為 1： 1） 圖 4為扣式電池的示意圖。從該圖可以看出 Zn 含量為 的樣品已經(jīng)有一定的結(jié)晶度，而隨著加熱溫度的提高，產(chǎn)物的衍射峰則越來越強(qiáng)，峰形也越來越尖銳，結(jié)晶度也越來越高。 這說明通過流變相法已經(jīng)合成了產(chǎn)物。其中 比例下得到 的 30 mA/g 的電流條件下給出的容量最高。流變相法合成和煅燒時不同比例的 Zn 擴(kuò)散至 LiV3O8材料的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，通過柱狀支撐作用增大 LiV3O8材料的層狀結(jié)構(gòu)，為 Li+的嵌入提供了比以前更多的空位 。因為 Zn 離子的直徑遠(yuǎn)大于鋰離子的，所以 Zn 離子導(dǎo)致了夾層距離的擴(kuò)大 ， 這導(dǎo)致了鋰離子 在充電 /放電循環(huán)的 插入 /導(dǎo)出過程更容易。而 和 遠(yuǎn)不如這兩個比例的循環(huán)。 增強(qiáng) ： 摻 Zn離子占據(jù) V3O8的夾層點，從而導(dǎo)致了夾層距離的增加，這是因為 Zn離子的直徑元大于 Li離子的。 圖 9 給出了 400℃ 下熱處理 10 h 得到的 LiV3O8樣品 在 30 mA/g 的電流速率下的放電容量－循環(huán)周次圖。研磨后在不同溫度煅燒 10 小時。