多元钒基锂离子电池负极材料的制备及性质研究
钒基氧化物作为一种典型的嵌入脱出型电极材料,其二维层状结构为锂离子的快速脱嵌提供了传输通道;同时,金属钒丰富的价态变化空间也为实现多电子电化学反应提供了保障。因此,该类化合物被视为极具应用前景的锂离子电池负极材料。
然而,钒基氧化物的半导体特性往往制约了材料在容量和倍率性质上的表现;另外,多元钒基氧化物在可逆嵌/脱离子过程中的相变过程也是一个非常值得深入研究的科学问题。本文设计并合成了几类多元钒基负极材料,并对材料的电化学性质及储锂机制进行了深入探究。
首先,我们采用简便的固相合成法制备了正交晶系Li Cu VO4材料。借助非原位X射线衍射谱(XRD)和透射电子显微技术(TEM),揭示了Li Cu VO4在首次放电过程中的不可逆相变过程。
提出并证实了“自包覆”现象,为该类材料倍率性能的优化提出了新的思路。其次,采用共沉淀法制备了Cu3V2O7(OH)2·2H2O/氧化石墨烯纳米复合材料。
采用高电导率的氧化石墨烯复合,有效的提升了电极的电子电导率,优化了材料的比容量与倍率性能。再次,结合恒流充放电和电化学阻抗测试,分析了单斜晶系的Cu3V2 ...