【正文】 III 目 次 1 引言 ........................................................................................................................ 1 鋰離子電池正極材料研究進(jìn)展 .......................................................................... 1 鋰離子電池的工作原理 ...................................................................................... 3 鋰離子電池的組成研究 ...................................................................................... 5 2 實(shí)驗(yàn) ........................................................................................................................ 6 試劑和儀器： ................................................................................................... 6 化學(xué)試劑： .................................................................................................... 6 實(shí)驗(yàn)儀器 ........................................................................................................... 7 材料的合成： ................................................................................................... 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。實(shí)驗(yàn)表明 400℃溫度下加熱處理 10 小時(shí)得到的 LiV3xZnxO8樣品具有的首次放電容量達(dá)到 mAh/g，而且其循環(huán)性能優(yōu)良，在經(jīng)過 30 周循環(huán)以后，其比容量仍能達(dá)到 mAh/g。研磨后中不同的溫度煅燒 10 小時(shí)即得所需產(chǎn)物。 本文中，采用低溫下流變相法摻雜 Zn 來合成正極材料 LiV1xZnxO8，并對所合成材料的制備條件以及電化學(xué)性能進(jìn)行研究。 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 。 因此，近 20 年來其作為 二次鋰離子電池正極材料的研究 受到了人們的廣泛關(guān)注。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(shí)之后干燥 12 小時(shí)。通過 XRD 測試表明通過流變相法成功制備了 LiV3xZnxO8 產(chǎn)物。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。 3G 手機(jī)的推廣和新能源汽車大規(guī)模商業(yè)化鋰離子電池正極材料的發(fā)展將帶來新的機(jī)遇。 鋰離子電池的 主要 優(yōu)點(diǎn)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。而鉛酸電池 以及 鎳鎘電池由于存在有害物質(zhì) 鎘和鉛 ，所以鋰離子動(dòng)力電池是電池行業(yè)的發(fā)展方向。充滿電時(shí)的終止充電電壓與電池陽極材料有關(guān)：石墨的 ；焦炭的 。 1％之內(nèi)。高于終止充電電壓及低于終止放電時(shí)會(huì)對電池有損害。但鋰電池正極材料還 2 存在一定的技術(shù)瓶頸，尤其是它的電容量高與安全性能強(qiáng)的優(yōu)勢還未充分發(fā)揮出來。 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。 Li1+xV3O8 屬于單斜晶系，呈層狀結(jié)構(gòu)，空間群為 P2im，其結(jié)構(gòu)單元是兩層 V3Os結(jié)構(gòu)中間夾有鋰離子的 MXM(V3O8． LiV3O8)的夾心餅， Li+占據(jù)八面體間隙位置額外的鋰離子 (與 z 相對應(yīng) )嵌入到層間，并占據(jù)四面體間隙位置。化學(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(shí)用化的正極材料有一定的局限性?？臻g群為 R5m，氧原子構(gòu)成立方密堆序列，鈷和鋰則分別占據(jù)立方密堆積中的八面體 3(a)與 3(b)位置。 c= 197。 鋰鎳氧化物 (LiNiO2)系統(tǒng)。c= 197。 鋰鎳鈷氧化物 (LiNixColxO2)系統(tǒng)。 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