【正文】 感謝本實(shí)驗(yàn)組的張潔潔、吳海煉、李超、葛鵬、婁可五位同學(xué)。感謝河南 工業(yè) 大學(xué)在我四年的大學(xué)生活對(duì)我的教育和培訓(xùn)，這要感謝河南 工業(yè) 大學(xué)的所有教師，沒(méi)有你們的辛勤工作，我們不會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)，感謝大學(xué)四年里，我試圖得到專業(yè)幫助所有學(xué)生。 沒(méi)有你們就 不會(huì)有我的今天 。即將離任，站在生活中的另一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，心中難免思緒萬(wàn)千， 為此我要 感謝我的父母。 利用恒電流充放電實(shí)驗(yàn)對(duì)制備的正極材料 LiV1xZnxO8 進(jìn)行了充放電實(shí)驗(yàn)研究，在 400℃ 的條件下加熱處理 10 h 得到的 LiV1xZnxO8樣品具有最高的首次放電容量達(dá)到 304 mAh/g，而且其循環(huán)性能優(yōu)良，在經(jīng)過(guò) 25 周循環(huán)之后，比容量仍能達(dá)到 250 mAh/g 以上。即得產(chǎn)物通過(guò) XRD 測(cè)試表明在通過(guò)流變相法成功制備了 LiV1xZnxO8產(chǎn)物。 19 結(jié) 論 通過(guò)研磨不同比例的 LiOH, NH4VO3 和 Zn(CH3COOH)2 ?2H2O然后加二次蒸餾水調(diào)成流變相保濕 6 小時(shí)然后干燥。從圖中可以看出，在 30 mA/g 的電流速率下， 400 oC 的 10 h 的樣品首次容量較高，達(dá)到289mAh/g，在經(jīng)過(guò) 5 次充放電之后 ,其放電容量已基本穩(wěn)定，在經(jīng)過(guò) 35 周循環(huán)之后，其比容量仍能達(dá)到 209 mAh/g 以上；而產(chǎn)物 LiV3O8首次放電容量?jī)H為 259 mAh/g，經(jīng)過(guò) 28 周循環(huán)之后，放電容量為 139 mAh/g，這說(shuō)明產(chǎn)物在 400℃ 煅燒10 小時(shí) 。 Zn的摻入可能起柱狀 18 支撐作用對(duì) LiV3O8結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用。這可能導(dǎo)致鋰離子 在 /放電循環(huán)的嵌 /脫過(guò)程中更容易 。 電極的放電容量在 25周期后是第一次放電容量的 %，而 Li V3O8 電極的容量保留僅為 %在20 次充電 /放電循環(huán)后。所以我們?cè)谙旅嬗直容^了空白和 比例的放電容量－循環(huán)周次圖 16 圖： 400℃下加熱得到的 LiV3O8的循環(huán)放電圖 圖 11 400℃ 下加熱得到的 LiV3O8的循環(huán)放電圖 17 圖： 400℃下加熱得到的 、 LiV3O8的循環(huán)放電圖譜 圖 11 給出了 400℃ 下熱處理 10 h得到的 LiV3O8和 在 30 mA/g 的電流速率下的放電容量－循環(huán)周次圖。從圖中可以看出 和 不相上下， 略微比 好一點(diǎn)。因此 LiV1xZnxO8作為陰 極產(chǎn)生更好的電化學(xué)性能可以得到較好的預(yù)見(jiàn)。在 LiV1xZnxO8 化合物中 ， Zn 離子可以占據(jù)夾層點(diǎn) 也可以取代 V。 LiV3O8的基本結(jié)構(gòu)組成是 VO6的八面體和 VO5的雙三角錐體。然而，在其它條件不變的情況下，就電極材料本身而言，有兩個(gè)因素對(duì)電池放電性能 影響頗為重要，即材料的結(jié)構(gòu)和材料的形貌。從上圖可以看出， 400 oC 的樣品在 V、 V、 V和 V處出現(xiàn)三個(gè)明顯的放電平臺(tái)。從圖上可以看出，在 30 mA/g 的電流條件下， 圖 5. 400 、 、 、 分別放出 、 mAh/g、 mAh/g 的比容量。 LiV1xZnxO8 產(chǎn)物的 首次放電曲線圖分析 0 50 100 150 200 250 3001 .61 .82 .02 .22 .42 .62 .83 .03 .23 .43 .63 .8Voltage(V)Spe ci f i c ca p a ci t y (m Ah/g)Z n = 5 Z n = 0 Z n = 5 Z n = 0 圖 5 400℃ 下加熱得到的不同比例的 LiV1xZnxO8的首次放電圖 12 圖 6： 400℃下 圖譜 圖 7 400℃下 圖譜 13 圖 8： 400℃下 圖譜 圖 9 400℃下 圖譜 為了測(cè)定所合成 樣品 的電化學(xué)性能，我們將其裝配成扣式電池進(jìn)行了充放電 14 測(cè)試。這說(shuō)明 實(shí)驗(yàn)中 成功合成了 所需 產(chǎn)物，從 圖中看出在 400℃ 已經(jīng) 成功 合成 所需 產(chǎn)物 。 而 圖 42 為 400℃ 的 環(huán)境 下加熱處理前驅(qū)體 10 h所得的產(chǎn)物的 XRD 圖譜。經(jīng)對(duì)照 JCPDS 數(shù)據(jù)庫(kù)，所得 Li V3O8 產(chǎn)物衍射峰 的 位置與文獻(xiàn)圖譜基本 上 一致 ，同屬于單斜晶系、 P21/m空間群，這說(shuō)明 實(shí)驗(yàn)中成功 合成 了 LiV3O8。以壓制好的活性復(fù)合物電極為正極， 1 mol/dm3 LiClO4的 EC/DMC溶液（ EC與 DMC的體積比為 1:1）為電解液，金屬鋰片作為負(fù)極， Celgard2400作為隔膜， 在密閉的手套箱中裝配成扣式電池，移出手套箱后立即在扣邊機(jī)中密封。H2O NH4VO3 Zn(CH3COOH)2取出放于 瑪瑙研缽中研磨即得到不同結(jié)晶度的產(chǎn)物，放密封袋中 貼上標(biāo)簽 ， 然后放干燥釜中備用。故在升溫過(guò)程中要緩慢升溫，本實(shí)驗(yàn)是 30min 升溫至 400℃ 。 合成 取適量的 LiV1xZnxO8 前驅(qū)體，取前驅(qū)物放在 馬弗爐。等其自然冷卻后打開(kāi) 反應(yīng)釜 釜放 真空 烘干 箱烘干，然后取出物品放瑪瑙研缽中 在紅外燈光照下 研成粉末。H2O）、偏釩酸銨（ NH4VO3）、 醋酸鋅（ Zn(CH3COOH)2H2O:NH4VO3: Zn(CH3COOH)2汕頭市西隴化工廠 蒸餾水 上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn)的 SZ93 自動(dòng)雙重蒸水系統(tǒng) PTFE 上海產(chǎn) 乙炔黑 上海產(chǎn) 電解液 張家港市國(guó)泰華榮化工新材料有限公司 LiClO4 鋰片 武漢市齊來(lái)格科技有限公司 電 池外 殼 CR2020 型 7 實(shí) 驗(yàn)儀器 表 2－ 2 實(shí)驗(yàn)儀器總 表： 實(shí)驗(yàn)儀器 出產(chǎn)地 稱量?jī)x器 日本島津 (Shimadzu) AUY220 型電子分析天平 電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京市永光明醫(yī)療儀器廠 101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱 (20200 oC) 馬弗爐 美國(guó) MTi X 射線衍射儀（ XRD） 荷蘭帕納克（ XPERT PRO MPD） XPert Pro 型 X射線衍射儀 (λ = 197。 H2O 天津市博迪化工有限公司 （ NH4VO3） 天津市化學(xué)試劑三廠 Zn(CH3COOH)2 （ 5）電池外殼 ——分為 鋼殼（現(xiàn)在方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（ 圓柱電池 使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負(fù)極引出端 。 （ 3）負(fù) 極 ——活性物質(zhì)為石墨，或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳，導(dǎo)電集流體使用厚度 715 微米的電解銅箔 。導(dǎo)電集流體使用厚度 10—20μ m的電解鋁箔 。 我們通常所說(shuō)的 電池容量 指的就是放電容量。隔膜采用聚烯微多孔膜如 PE、 PP 或它們復(fù)合膜 ， 尤其是 6 PP/PE/PP 三層隔膜不僅熔點(diǎn)較低而且具有較高的抗穿刺強(qiáng)度 ， 起到 的是 熱保險(xiǎn)作用。做為負(fù)極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物如各種碳材料包 括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物包括 SnO、 SnO錫復(fù)合氧化物 SnBxPyOz(x=→ ， y=→ ， z=(2+3x+5y)/2)等。 當(dāng)電池充電時(shí) ， 鋰離子從正極中脫嵌在負(fù)極中嵌入放電時(shí)反之。是現(xiàn)代高性能電池的代表。在充放電過(guò)程中， Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)， Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。 所謂鋰離子電池是指分別用二個(gè)能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。通常，使用含有鋰元素 材料作為電極的電池。來(lái)回兩個(gè)電極之間的充電和放電的過(guò)程中和解吸鋰離子可再充電電池 ，從正極脫嵌的鋰離子嵌入負(fù)極，通過(guò)電解液，在富鋰的狀態(tài)的負(fù)極 。 5 所謂的鋰離子電池 是 有兩個(gè)化合物能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰離子作為正極和負(fù)極的二次電池。 (如 )時(shí)，電池達(dá)到充滿狀態(tài)。 80% 。 ，使電壓基本達(dá)到 。 ，充電電流會(huì)達(dá)到很小的值。 ，內(nèi)阻變化，電壓維持不變 。作為一個(gè)有機(jī)的整體，每一個(gè)部件都對(duì)其電化學(xué)性能有著重要的影響。 因此，在充放電循環(huán)時(shí)， Li +分別在正負(fù)極上發(fā)生 ―嵌入 脫嵌