过渡金属化合物正极材料的合成与性能研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zshuangjiamin
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过渡金属化合物因为其独特的力、光、热、电、磁等物理和化学性质已经在冶金、催化、电镀、染色、电池、医学等领域引起了普遍的关注。其中,过渡金属氧化物(LiNixCoyMn1-x-yO2)和过渡金属磷酸盐(Li3V2(PO4)3和LiFePO4),由于具有低廉的成本、较高的理论比容量、优异的导电性、良好的结构稳定性、卓越的热力学稳定性及环境友好等优点,是目前业内公认的应用价值高的电池材料。  本研究通过静电纺丝技术和溶胶-凝胶法合成了 Li1.2NixCo0.1Mn0.9-xO2、Li1.2Ni0.7Co0.1Mn0.2O2/Au、Li3V2-xLax(PO4)3、Li3V2-xCex(PO4)3和LiFePO4,通过XRD、FE-SEM、EDS和粒度分析对样品进行表征,通过充放电分析和交流阻抗分析对样品进行电化学性能测试,并研究了正极材料的结构、形貌、元素掺杂及pH值对电池电化学性能的影响。制备的Li1.2NixCo0.1Mn0.9-xO2和Li1.2Ni0.7Co0.1Mn0.2O2/Au纳米纤维均属于六方晶系,其空间群为R3m,样品均具有较高的比容量,Au的掺杂有效的提高了材料的循环稳定性;所制备的Li3V2-xLax(PO4)3、Li3V2-xCex(PO4)3纳米纤维均属于单斜晶系,其空间群为P21/n,样品在3.0-4.8V电压范围内具有较高的比容量,在3.0-4.3 V电压范围内具有优异的循环性能,稀土元素的掺杂不仅没有影响Li3V2(PO4)3纳米纤维的结构和形貌,而且还提高了材料的倍率性能和循环稳定性;所制备的LiFePO4颗粒属于正交晶系,其空间群为Pnma,样品在pH=10条件下颗粒呈现出多孔的蜂窝状,使材料具有了优异的电化学性能。
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