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《吉林大学》 2010年
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掺杂V_2O_5正极材料的合成及电化学性质表征

詹世英  
【摘要】: 钒基化合物因其良好的嵌锂性能一直受到人们广泛的关注,其中五氧化二钒(V_2O_5)具有比容量大、能量密度高等优点,是锂二次电池正极材料研究的热点之一。本文选取了V_2O_5及其掺杂体系作为研究对象,制备了金属元素Cr和Al掺杂的V_2O_5正极材料,并对它们的结构和电化学性质进行了全面系统的研究。 以草酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法分别合成了Cr~(3+)和Al~(3+)掺杂的V_2O_5材料。通过TGA和XRD确定了制备纯相掺杂V_2O_5材料的最佳合成条件,并采用FTIR和Raman光谱研究了掺杂对材料局域结构性质的影响。结果表明,Cr~(3+)和Al~(3+)掺杂增强了V_2O_5层间的相互作用力,有利于提高材料在Li~+离子嵌入/脱出过程中的结构稳定性。对上述材料进行了恒流充放电和循环伏安测试,研究了不同Cr~(3+)和Al~(3+)掺杂浓度对V_2O_5材料电化学性质的影响。结果表明,掺杂量较高的Cr_(0.1)V_2O_5和Al_(0.2)V_2O_5具有更高的可逆容量和更好的容量保持率。 采用PITT、CV和EIS技术对掺杂V_2O_5材料的Li~+离子扩散系数及相关电化学动力学参数进行了分析。经过与未掺杂的V_2O_5对比研究发现,虽然掺杂可以显著提高V_2O_5的循环稳定性,但对材料的Li~+离子扩散系数影响不大,甚至在一定程度上还阻碍了Li~+离子的扩散。可见,掺杂V_2O_5材料循环寿命的提高主要归因于材料结构稳定性的改善。而要想提高材料的倍率性能,必须通过其它更有效的途径来解决。作为验证,我们通过改进合成方法制备了颗粒分布均匀的Al_xV_2O_5纳米材料。电化学测试结果表明,结合金属离子掺杂和纳米制备技术可全面提高V_2O_5材料的电化学性能,在提高了材料循环稳定性的同时,又增强了其充放电倍率性能。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM912.9

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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